RITM magazine 10 (38) 2008 by RHYTHM of Machinery

001-014.indd 1

16.12.2008 0:36:33

001-014.indd 2

16.12.2008 0:36:37

СОДЕРЖАНИЕ УЧРЕДИТЕЛЬ ООО «Гардэс Машин»

НОВОСТИ

ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР Ольга Фалина

УСПЕШНОЕ РАЗВИТИЕ Капитальный ремонт горизонтально-расточных станков, или новые возможности старого оборудования Оборудование для металлообработки. Широкий диапазон и высокое качество

8 8 10

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ Направления развития промышленного производства изделий из пластмасс

12 12

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ Иглоударная и гравировочная маркировка деталей От проектирования моделей до программирования станков с ЧПУ Новая технология нанесения металлических покрытий для восстановления утраченного на изделии металла Технологии и системы быстрого прототипирования для повышения качества проектирования и сокращения времени производства

15 16 18

ТЕРМООБРАБОТКА И СВАРКА Выбираем оборудование для самых распространенных видов сварки

25 25

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Разработка технологий лазерной резки Волоконные лазеры для мелкосерийного производства. Выгодно?

28 28 31

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ Фрикционные винтовые и гидравлические зажимные ступицы

35 37

ВЫСТАВКИ

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Мария Копытина ВЫПУСКАЮЩИЙ РЕДАКТОР Татьяна Карпова КОРРЕКТОР Галина Ведерникова МЕНЕДЖЕР ПО РАСПРОСТРАНЕНИЮ Елена Ерошкина ДИЗАЙН-ВЕРСТКА Станислав Галай ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ (495) 755-94-37 Павел Алексеев Вячеслав Бурков Ольга Городничева Эдуард Матвеев Елена Пуртова Ольга Стелинговская КОНСУЛЬТАНТ К.Л. Разумов-Раздолов Журнал зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации ПИ №77-13586 от 20.09.2002 Отпечатано в типографии ОАО «Московская типография № 13» Тираж 13 000 экз. 125190, Москва, а/я 31 т/ф (495) 755-94-37 (многоканальный) www.ritm-magazine.ru E-mail: ritm@gardesmash.com Редакция не несет ответственности за достоверность информации в рекламных материалах и оставляет за собой право на редакторскую правку текстов. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

001-014.indd 3

21 22

Дорогие читатели! Вот и наступил новый 2009 год! Чего мы ждем от него? Конечно, только хорошего! И прежде всего – улучшения экономической ситуации. Редакция находится в постоянном контакте с Ассоциацией «Станкоинструмент», Союзом машиностроителей России – руководители которых предпринимают все возможные меры для того, чтобы государство поддержало отрасль. Давайте надеяться на лучшее вместе. Сейчас нам тоже нелегко. К сожалению, реклама относится к затратам, которые сокращают в первую очередь. Но не надо забывать, что один из способов сохранить бизнес – это повышение рекламной активности. Надеемся, что наши партнеры работают именно в этом направлении. Мы остаемся верны себе – и не стоим на месте. Кризис заставляет пересматривать подход к работе, искать новые пути развития. Мы возвращаемся к прежнему тиражу в 10000 экземпляров, но при этом уделяем больше внимания Интернет. Наш сайт www.ritm-magazine.ru стал информативнее и удобнее. К электронной версии свежего выпуска журнала добавлены предложения номера компаний-производителей и дилеров с активными ссылками на их сайты. Мы значительно расширили список выставок на 2009 год не только по тематике и количеству, но и по географии участия. Все выставки с активными ссылками на сайты, календарь выхода журнала также представлен на www.ritm-magazine.ru. Кроме того, в новом году мы планируем рассылку новостной информации по электронной базе подписчиков! Давайте преодолевать трудности вместе. Кризис закончится, и мы с вами встретим новый виток развития! С уважением, редакция журнала РИТМ

16.12.2008 0:36:38

4 СВАРЩИКИ О РАЗНОМ Осенние выездные сессии-симпозиумы Московской межотраслевой ассоциации главных сварщиков выдались тематически разнообразными. 24 сентября в Московском государственном техническом университете МАМИ обсуждались вопросы железнодорожного машиностроения. Во вступительном слове президент ММАГС В.Н. Бутов отметил большое внимание государства к возрождению машиностроительных отраслей. «Для этого нужны глубокие преобразования в технологии, а значит, новое оборудование и новые материалы». Участники мероприятия заслушали серию выступлений. • Представление Союза профессиональных паяльщиков ― генеральный директор д.т.н., профессор И.Н. Пашков. • Оборудование и технологии газоплазменного программируемого автоматического раскроя черных металлов, алюминия, титана, нержавеющих сталей; минисиловое выдавливание тонколистовых оболочек, полуавтоматическая и плазменная сварка ― зам. генерального директора ФГУП ЦНИИ ТС (Санкт-Петербург) Е.Х. Ибрагимов. • Планы нового научно-производственного комплекса «Электрик-ВНИИЭСО» ― генеральный директор УК-Инженерная корпорация Ю.Е. Иоффе. • Выбор и применение твердотельных волоконных лазеров в машиностроительной и строительной индустрии ― главный научный сотрудник Института машиноведения РАН, к.ф.м.н. В.П. Бирюков. • Основные направления научной и производственной деятельности ЦНИИМа (бывшего НИИ-13) ― начальник управления Х.А. Поздняков. • Новое сварочное оборудование и технологии фирмы «Кемппи» ― А.С. Масягин. • Модифицирование поверхности алюминиевых деталей методом микродугового оксидирования ― заведующий кафедрой «Технологии машиностроения» МАМИ ― профессор В.В. Шандаров. • Восстановление изношенных деталей машин и механизмов металлополимерными компаундами (молекулярная наплавка) ― заведующий кафедрой «Материаловедения» МАМИ профессор Г.М. Волков. Состоялись инициативные выступления и других участников, после которых гости посетили опытное производство МГТУ МАМИ с демонстрацией процессов микродугового оксидирования и музей. 22 октября в рамках выставки «Weldex/Россварка» сессиясимпозиум ММАГС прошла в формате клуба деловых встреч по профессиональным интересам. Участники мероприятия заслушали сообщения о последних разработках компаний-экспонентов выставки. 24 ноября в рамках «Международных промышленных выставок» состоялась научно-практическая конференция ММАГС, посвященная механизации, автоматизации и роботизации техпроцессов в машиностроении. В.Н. Бутов отметил важность использования роботов на производствах, которые должны повысить качество сварки. Особый интерес вызвали доклады: • РТК на базе напольных и подвесных антропоморфных, портальных декартовых и гибридных роботов ― генеральный директор компании «Промышленные роботы» П.П. Патрушев. • Программируемые многоцелевые манипуляторы с переменной скоростью вращения и поступательного движения ― генеральный директор «Элмид – Техно» Д.Н. Миронов. • Новые сварочные РТК «Фрониус-Фанук» в комплекте со встроенным фильтровентиляционным отсосом ― инженер-технолог ТЦ «Тена-Фрониус» А. Юшин. Были заслушаны и другие сообщения, после чего участники конференции ознакомились с экспозицией выставки. ММАГС (495) 903-31-40

МОЛОДЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ 27 ноября в МГТУ им. Н.Э. Баумана подвели итоги Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России», в которой участвовали 372 представителя от 112 научных организаций, технических вузов, КБ и предприятий машиностроительного и оборонно-промышленного комплексов. Организаторы ― Союз машиностроителей России, Министерство образования и науки РФ и Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана ― отметили высокий уровень всех разработок. Со многими из них можно было ознакомиться непосредственно во время работы конференции на выставке современных промышленных технологий. По итогам мероприятия были вручены призы. • Диплом «За лучшую научную работу» и медали МГТУ им. Баумана получили 57 участников. • Сертификаты участника молодежного научно-инновационного конкурса «УМНИК» ― 47 молодых ученых и специалистов, которым будет выделено из госбюджета 200 тыс. рублей для воплощения научных идей. • Дипломов Союза машиностроителей России были удостоены машиностроительные предприятия, принявшие наиболее активное участие в конференции. • Эксклюзивные подарки от ведущих промышленных предприятий получили 29 молодых ученых и специалистов, чьи научные работы были признаны наиболее оригинальными. Российская Ассоциация "Станкоинструмент" отметила работу С. Куколева из МГТУ им. Баумана по теме «Быстрая художественная обработка на фрезерногравировальном оборудовании на основе промышленного дизайнпроекта». Союз машиностроителей России выступает за ежегодное проведение подобных конференций.

www.soyuzmash.ru

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 4

16.12.2008 0:36:40

001-014.indd 5

16.12.2008 0:36:50

В ОДНОЙ КОЛЕЕ II Международный салон железнодорожной техники и технологий ЭКСПО 1520 пройдет с 16 по 19 сентября 2009 года в подмосковной Щербинке на территории ВНИИЖТ. Организатором Салона выступает компания «Бизнес Диалог». Перед железнодорожным бизнесом стоит ряд нерешенных проблем: необходимость обновления и технического перевооружения подвижного состава, модернизация инфраструктуры железных дорог, про-

кладка новых и ремонт существующих путей, информатизация и автоматизация и другие. Необходимы совместные проекты государственных структур и бизнеса, инвестиции, обмен технологиями. В связи с этим первоочередными задачами Салона являются организация международной площадки для демонстрации новейшей железнодорожной техники, оборудования, а также создание благоприятной обстановки для делового общения. Старт проекта в 2007 году оказался максимально успешным. Для железнодорожной отрасли стран СНГ и Восточной Европы EXPO 1520 ― крупнейшее специализированное мероприятие с возможностью демонстрации натурной техники на рельсовом полотне, профессиональным составом участников и посетителей из 18 стран мира, обширной деловой программой, включающей международную бизнес кон-

ИНЖЕНЕРНЫЕ ДЕЛА 12 ноября в Санкт-Петербурге на территории Петропавловской крепости состоялось официальное открытие «Инженерного клуба». Церемонию посетили около 100 гостей, среди которых были технические директора, главные инженеры, конструкторы, и технологи, директора по производству и другие руководящие сотрудники инженерно-технических служб таких крупных промышленных предприятий, как ОАО “Кировский завод”, ОАО ”Машиностроительный завод ”Арсенал”, ОМЗ «Ижорские заводы», ГОЗ «Обуховский завод», «ПКБ «Автоматика», ЗАО «Судомеханический завод», ГК «Аркан», ОАО НТЦ «Завод «Ленинец» НПО «Завод Волна», НПФ «Завод «Измерон» и многих других. В качестве экспертов присутствовали представители «Экспертного научно-технического Союза». Партнерами Клуба выступили компании, специализирующиеся на поставке решений для различных областей промышленности. Во время официальной части были озвучены задачи и перспективы проекта, отмечена важность инновационного развития бизнеса, после чего участники церемонии имели возможность познакомиться, обменяться мнениями, обсудить деловые проблемы. ференцию «Железнодорожное машиностроение. Перспективы, технологии, приоритеты». Среди участников Салона производители подвижного состава и специальной техники, ремонтные и обслуживающие предприятия, производители и поставщики комплектующих узлов и деталей, систем автоматизации и коммуникации, железнодорожные станции и терминалы, научноисследовательские и проектные институты и другие. Среди делегатов конференции и почетных гостей представители Министерств и ведомств, главы администра-

Стать членом Клуба может специалист в области инженерных знаний, занимающий руководящую должность, имеющий полномочия по принятию решений, готовый активно участвовать в его деятельности. Свое вступление в Клуб подтвердили такие компании, как ФГУП “Адмиралтейские верфи”, Группа Компаний “Энергомаш”, ОАО “Силовые Машины”, ОАО ”Северная верфь”, ОАО “Красный Октябрь”, Санкт-Петербургский монетный двор Гознака и другие. В рамках Клуба планируется регулярное проведение заседаний, встреч, конференций, межрегиональных съездов «Инженерное собрание России», "круглых столов" со СМИ и других мероприятий. Тел. (812) 655-09-13 E-mail: vasiliev.a@enginclub.ru www.enginclub.ru ций городов и районов, представители федеральных агентств, главы компаний и другие лица, ответственные за принятие решений. Их совместные усилия в рамках мероприятия будут направлены на повышение конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности отрасли. Организаторы приглашают всех заинтересованных специалистов к участию в Салоне EXPO 1520. ООО «Бизнес Диалог» Тел./факс: (495) 262 9815, 988 1800 E-mail: sales@businessdialog.ru www.businessdialog.ru

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 6

16.12.2008 0:36:54

001-014.indd 7

16.12.2008 0:37:02

Основные этапы

капитального ремонта

горизонтально-расточных станков Общество с ограниченной ответственностью «Параллель» является одним из ведущих предприятий, предоставляющих на рынке услуги по ремонту и модернизации станочного оборудования. Эта работа на протяжении 15 лет является главной задачей коллектива менеджеров, инженеров и рабочих. Накопленный опыт позволяет находить взвешенные и востребованные заказчиком решения. В условиях, когда многие компании не могут себе позволить приобретение нового оборудования, повышается актуальность «малой» или частичной модернизации станочного парка, находящегося в эксплуатации. Во многих случаях механический износ малоработавшего оборудования является незначительным, но моральное и физическое старение измерительных и управляющих систем достигло своего критического значения. Частичная модернизация малоработавшего оборудования, заключающаяся в замене измерительно-управляющих систем, позволяет решать задачи обновления технологического парка без значительных капиталовложений. Но даже при выполнении «малой» модернизации (измерительных систем б/у станков) на базе оптоэлектронных или магнитоиндуктивных линейных преобразователей известных производителей финансовые затраты могут превышать разумные пределы, особенно в случае c крупногабаритным оборудованием. Время поставки заказанных линейных преобразователей обычно составляет 30-60 дней с предоплатой, что замораживает оборотные средства, снижая эффективность работ.Для многих крупногабаритных станков фрезерной, горизонтально-расточной или токарной групп нормальной точно-

сти (Н) необходимо находить технические решения, позволяющие удовлетворить требования к точности и экономической целесообразности. Таким решением для нас стала технология применения блоков измерительных зубчатых реек в безлюфтовой паре с шестерёнчатыми блоками преобразования, подключаемых к современным устройствам цифровой индикации (и позиционирования). В шестерёнчатом блоке используется круговой фотоимпульсный датчик перемещения с шестерёнкой на валу. На работу реечно-шестерёнчатого линейного преобразователя мало влияет наличие пыли, аэрозолей и брызг жидкостей, он легко очищается. При поломке заменяется не вся система измерения, а повреждённый элемент (фрагмент рейки, недорогой круговой датчик). Элементами такой модернизации, позволяющими сохранить базовые показатели станка, являются: установка реечношестерёнчатых линейных преобразователей по прямолинейным осям; установка круговых датчиков перемещений по вращательным осям; установка устройств цифровой индикации (и позиционирования). Прецизионные (точные) измерительные рейки из инструментальной стали с зубом специального профиля изготавливаются в производственном цехе в ООО «Параллель» на специальной технологической линии по изготовлению реек. Из фрагментов реек, закреплённых на базе, собирается реечный блок, который в процессе сборки и после её окончания контролируется на измерительном стенде.

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 8

16.12.2008 0:37:07

Конструкция шестерёнчатого блока проста и не нуждается в настройке. Точность измерения перемещения с помощью реечной системы – 10 мкм. Обычно работы по «малой» модернизации проводятся в три этапа: 1 - Определение технологических требований, которые должен обеспечить станок после модернизации. Разработка технического задания на модернизацию оборудования с указанием типа измерительных систем, количества измерительных осей. 2 - Предоставление технико-коммерческого предложения с указанием последовательности, объёмов, сроков выполнения работ и стоимостью затрат по модернизации. 3 - Комплектация элементов систем измерения. Изготовление деталей кронштейнов, зубчатых реек, шестерёнок, реечных баз. Сборка реечных блоков. Модернизация на площадях заказчика, проведение технологических испытаний и сдача станка в эксплуатацию. При необходимости одновременно с заменой измерительной системы проводится модернизация электрооборудования станков с установкой современных контроллеров электроавтоматики. Тиристорных (ARTECH, ELL-BG) или частотных (КЕВ) приводов. В результате заказчик получает оборудование не только с первоначальными техническими характеристиками и высокой надёжностью, но и с расширением возможностей (повышение производительности, компенсации погрешностей механики, расширение возможностей оператора и др.). На протяжении последних двух лет модернизация такого уровня была проведена нами на станках следующих типов: 6М610Ф11, 6М612Ф1, 1525Ф1, 2637Ф1, 2В635Ф1, 2657Ф1. Такого рода модернизация обычно проводится в течение 1 - 2-х месяцев, не отягощает бюджет и показывает высокую эффективность. Имеющийся опыт по модернизации измерительных систем крупногабаритного оборудования показывает повышенную надёжность и ремонтопригодность реечно-шестерёнчатых линейных преобразователей при удовлетворительной точности и умеренной стоимости. ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 9

16.12.2008 0:37:11

листа за линией реза; регулировка угла реза; устройство антискручивания листа; увеличенный ход заднего упора; световой барьер для защиты пальцев рук и др. Эффективное решение всех проблем, связанных с резкой и пробивкой изделий в мелкосерийном и единичном производстве, обе-

Технологическая проработка задания, подбор оборудования для решения производственных задач Заказчика, поставка оборудования, проведение пуско-наладочных работ и обучение персонала, гарантийное и послегарантийное обслуживание – это основные задачи компании ООО «СФИндустрия». УСТАНОВКИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ

Лазерная обработка металла является наиболее перспективным и универсальным методом раскроя листового материала благодаря своей скорости, качеству и безопасности. Установки с размером рабочей зоны от 1250х2500 до 2500х8000 мм способны с высокой скоростью резать любые металлы и сплавы: сталь, в том числе нержавеющую и высоколегированную, чугун, медь, латунь, алюминий, титан и другие материалы в диапазоне толщин от 0,8 до 26 мм. Установка дополнительного патрона дает возможность вести обработку труб диаметром от 20 до 300 мм как круглого, так и квадратного профиля. Оборудование для плазменной резки

ние операций как по сквозной пробивке отверстий, так и операций по формообразованию, таких как изготовление жалюзи, отбортовок, пуклевок, петель, нарезание резьбы. Диапазон толщин обрабатываемых листов металла составляет от 0,5 до 6,4мм. Габаритные размеры листа как 1250х1250, 1250х2500, так и 1250х5000, 1525х2500 мм и более. ЛИСТОГИБОЧНЫЕ ПРЕССЫ

Современные листогибочные прессы, оснащенные простейшим контроллером или многофункциональной системой ЧПУ с симуляцией процесса гибки на дисплее панели управления, позволяют выполнять гибку изделий разнообразных форм из листового и полосового проката, толщиной до 25 мм и длине гиба до 18000 мм. Широкий спектр инструментального оснащения прессов как стандартным, так и специальным инструментом дает возможность потребителю легко решать задачи производства самых разнообразных деталей из листового металла.

спечивает применение гидравлических многофункциональных пресс-ножниц и пробивных станков с усилием до 220 т, которые можно отнести к средствам малой механизации и автоматизации в заготовительном и механическом производстве. В зависимости от мощности и развиваемого усилия модели станков обеспечивают резку полосы от 350х6 до 750х20 мм, прутка Ø до 60 мм, квадрата 60х60 мм, уголка 205х205х25 мм; краевую вырубку листового металла толщиной до 16 мм и уголка с полкой до 120 мм; пробивку отверстий размерами до Ø 40х40 мм. Дополнительная опция к пресс-ножницам дает возможность осуществлять также простые гибочные операции на полосовом металле размером до 700х3 мм. Автоматические линии резки и пробивки полосового, сортового и фасонного проката обеспечивают обработку проката шириной до 500 мм, толщиной от 5 до 20 мм; линии для пробивки, маркировки и отрезки уголков размером до 160х160х16 мм; позиционирующие столы со станцией пробивки

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ГИЛЬОТИННЫЕ НОЖНИЦЫ

Позволяет раскраивать металлический лист размерами от 1000х2000 мм до 4000х18000 мм толщиной от 1 до 150 мм в зависимости от мощности источника плазмы и модели газового резака. Опционально установки плазменной резки укомплектовываются дополнительным суппортом со сверлильной станцией, суппортом с воздушногазовым резаком, а также функцией поворота плазменной головки вручную или автоматически для обработки фасок, скосов и фигурных резов. КООРДИНАТНО-ПРОБИВНЫЕ ПРЕССЫ Современные гидравлические и электромеханические с сервоприводами координатнопробивные прессы обеспечивают выполне-

Механические ножницы обеспечивают резку листового металла толщиной от 0,5 до 4 мм и шириной от 1500 до 4000 мм. Могут комплектоваться задним упором с механическим, автоматическим приводом и пневматической системой поддержки листа. Более мощные ножницы с гидравлическим приводом режут металл толщиной до 42 мм и шириной от 2500 до 16000 мм. Опции: ручная или электромеханическая регулировка зазора между ножами в зависимости от толщины обрабатываемого листа по линейке или с цифровой индикацией; система поддержки

с управлением от ЧПУ для автоматической пробивки листового металла размером от 1000х500 мм до 1500х750 мм и толщиной от 2 до 25 мм. ЛЕНТОЧНОПИЛЬНЫЕ СТАНКИ Широкий диапазон типоразмеров этих полуавтоматических и автоматических станков дает возможность резки заготовок диаметром от 250 до 1300 мм, квадратных и прямоугольных размером от 250х280 мм до 1300х1700 мм. Станки могут быть одностоечные и двухстоечные, с поворотной пильной рамой для резки заготовок под углом от 30 до 90º.

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 10

16.12.2008 0:37:14

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИБКИ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ И ОБЕЧАЕК Станки для холодной гибки труб с управлением от контроллера (NC) и ЧПУ (CNC) эффективно работают в пределах гибки труб Ø от нескольких до 400 мм и выше с толщиной стенки трубы от 1 до 20 мм. Возможно полуавтоматическое и автоматическое изготовление сложных профилей как в одной плоско-

сти 2D, так и пространственных форм 3D по заранее разработанным управляющим программам, которые можно загрузить в машину с внешних носителей или ввести непосредственно с панели управления. Установки горячей, индукционной гибки труб. Метод гибки труб с горячим индукционным нагревом был внедрен в промышленность в 60-х гг. XX века и за это время был отработан до совершенства голландской фир-

мой COJAFEX. Сегодня этот метод используется для гибки труб диаметром от 50 до 1625 мм во многих отраслях промышленности. Толщина стенки трубы варьируется от 5 до 100 мм и выше. ЛИСТОГИБОЧНЫЕ 3-4-Х ВАЛКОВЫЕ МАШИНЫ Предназначены для гибки цилиндрических, конических и полицентрических изделий из листовой стали толщиной от 0,5 до 120 мм и шириной от 1000 до 6000 мм. Также можем предложить специальные 4-хвалковые гибоч-

ные станки для обработки листа в горячем состоянии при температуре около 900 Сº. УСТАНОВКИ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ позволяют изготавливать из цилиндрических и фасонных заготовок тонкостенные трубы, конусы, колпаки, автомобильные диски и другие изделия. ПРОФИЛЕГИБОЧНЫЕ СТАНКИ предназначены для гибки различного вида металлопроката. Широк диапазон размеров профилей, обрабатываемый на этом оборудовании. Например, от уголка 25х25х3 мм с минималь-

ным Ø гибки 350 мм до уголка 200х200х28 мм с минимальным Ø гибки 1600 мм или трубы размером от 15х1 мм с минимальным Ø гибки 350 мм до трубы размером 508х15 мм с минимальным Ø гибки 15000 мм. ПРЕССЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ ЭКСЦЕНТРИКОВЫЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ широко используются в современном серийном и крупносерийном производстве для изготовления не только заготовок для дальнейшей механической обработки, но и высокоточных готовых деталей. Механические эксцентриковые прессы. Быстроходные эксцентриковые прессы с С-образной станиной усилием от 15 до 250 т и с Н-образной станиной усилием от 30 до 400 т имеют различную конструкцию станины в зависимости от мощности, расположения маховика, хода ползуна и размера рабочего стола, габарита и веса самого пресса. Гидравлические прессы относятся к категории мощного тяжелого оборудования, усиленной конструкции, с амортизирующей подушкой рабочего стола, способны также обеспечивать изготовление изделий методом глубокой вытяжки. Конструктивно могут быть с С-образной станиной с усилием от 60 до 160 т и с Н-образной станиной с усилием от 250 до 1000 т. ГАЗОВАЯ И ВОЗДУШНО-ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА ДЛЯ РЕЗКИ/РАЗДЕЛКИ ТРУБ И МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ Машины с ЧПУ для резки с использованием программ. Установки с ЧПУ для кислородной и плазменной резки труб и обечаек Ø от 28 до 6000 мм, балок и профильного проката с зажимом детали в патроне или с опорой на валки и в специальном позиционирующем приспособлении, с системой загрузки и выгрузки изделий находят широкое применение на судостроительных верфях, при изготовлении буровых платформ морского и наземного базирования, мостов и металлоконструкций. Машины для обработки торцов и фасок труб, профильного и листового материала под сварку. Возможно обрабатывать также фаски на отверстиях и прямолинейные кромки. Это могут быть портативные, небольшого размера ручные машины для обработки фасок шириной от 0,5 до 15 мм в зависимости от модели машины мощностью от 1,1 до 1,4 кВт, весом от 4 до 22 кг с углом наклона фаски от 10 до 80º. Предлагаем специальные установки для обработки фасок на листовом материале толщиной от 2 до 100 мм, шириной фаски до 80 мм, углом фаски от 0 до

80º или установки для обработки коротких и длинных фасок на трубах диаметром от 100 до 600 мм, шириной фаски от 1 до 30 мм, углом наклона от 0 до 80º.

СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ООО «СФИндустрия» предлагает широкий выбор сварочных аппаратов для ручной, полуавтоматической и автоматической сварки. Инверторные сварочные аппараты для ручной дуговой сварки (ММА) штучными электродами. Это легкие и мощные портативные сварочные аппараты. При весе 4 – 6 кг обеспечивают максимальную силу сварочного тока при повышенном ПВ. Оборудование для полуавтоматической сварки (MIG/MAG) представлено полуавтоматами, которые можно применять для сварки различных материалов проволокой толщиной от 0,8 до 2,4 мм. Надежная работа, простота обслуживания, наличие синергетического управления и отличные результаты сварки как тонкого, так и толстого листового материала, возможность пайки и сварки в импульсном режиме. Серия инверторных сварочных аппаратов для аргонодуговой сварки (TIG) вольфрамовым электродом. Возможность осуществлять сварку как на постоянном, так и на переменном токе позволяет сваривать различные стали и сплавы, а также алюминий. Аппараты плазменной резки позволяют резать металл толщиной до 60 мм. Портативные и легкие аппараты инверторного типа весом 5 – 7 кг могут резать материал толщиной 5 – 10 мм. Сварочные горелки MIG/MAG для полуавтоматической сварки с максимальным рабочим током 150 – 500 А, с воздушным и водяным охлаждением, длиной кабеля 3, 4 и 5 м, большой выбор различных комплектующих и запасных частей к горелкам этого типа: сварочные наконечники, сопла, диффузоры, направляющие каналы и т.д. Сварочные комплексы и линии Предлагаем услуги по разработке и изготовлению автоматизированных сварочных машин, роботизированных производственных ячеек и комплексов.

ООО «СФИндустрия» / CFIndustry 107370, г. Москва, Открытое шоссе., д 48 А тел: (495) 223-02-81 факс: (495) 223-02-82 E-mail: info@cf-industry.ru Http: www.cf-industry.ru ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 11

16.12.2008 0:37:16

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ

12 12

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗ ПЛАСТМАСС Индустрия пластиков в России развивается чрезвычайно динамично, рост объемов производства составляет до 20 – 25% в год. Сегодня пластмассовые детали, полученные литьем, экструзией или другим способом, находят применение в самых неожиданных областях: из акрила изготавливают вкладыши для ванн, из ПВХ строительные откосы для окон, из поликарбоната делают антивандальное остекление и специальные высокопрочные детали, появился даже материал Decodeck, который состоит из пластика и древесных опилок и сочетает в себе свойства обоих материалов (например, при касании возникает иллюзия деревянной поверхности, при этом он моется и не стареет как пластмасса). Повышение требований к качеству и присутствие на рыке изделий из Азии по низким ценам является стимулом для европейских производителей к освоению новых технологий, улучшению точности литья, сокращению времени цикла, уменьшению эксплуатационных затрат. В пластиковом производстве бурно происходит совершенствование термопластавтоматов (ТПА), создаются новые способы получения деталей, в том числе и с применением роботов, появляются новые материалы и системы управления ТПА и процессом литья. Все большее распространение получают машины для многокомпонентного литья, литья малораспространенных в России полимеров: таких как термоэластопласты (применяемые в основном в автомобилестроении), реактопласты силиконы, вспенивающиеся материалы. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТПА В настоящее время на мировом рынке прослеживаются следующие тенденции: 1) Ряд компаний разработали и производят полностью электрические термопласты, которые имеют следующие преимущества. По сравнению с гидравлическим ТПА, оснащенный электроприводом имеет: • более низкое электропотребление (экономия до 60% по сравнению с гидравлическим); • меньшие эксплуатационные затраты (за счет отказа от обслуживания гидросистемы); • возможность использования ТПА в стерильных помещениях – защита пресс–форм от масла (медицинская промышленность); • более простую регулировку и управление за счет меньшего

количества функциональных узлов (отказ от передачи движения через гидросистему); • увеличенная производительность за счет уменьшенного времени впрыска; • меньший уровень шума; • повышенная точность, особенно важная при изготовлении мелких деталей (электроника, медицина, часовая и оптическая промышленность). Электрические ТПА пока дороже гидравлических, но наблюдается тенденция снижения цен за счет увеличения серийности выпуска. В сфере тяжелых крупных ТПА сложно перейти на полностью электрические приводы. Однако многие азиатские производители LG, TMC, Haitain, Chen Hsong имеют опыт производства таких ТПА. 2) Еще одно направление – уменьшение времени цикла за счет применения приводов для каждого перемещающегося узла машины, оснащения ТПА аккумуляторами, высокоскоростными клапанами, регуляторами скорости и давления с обратной связью – создание высокоскоростных ТПА. Особенно важно это для тонкостенных изделий и ПЭТ (полиэтиленовая тара), где требуется минимально короткий цикл. Наибольших успехов в этом направлении добились Husky, Netstal (Elion), Demag (IntElect), Engel (E-Motion), Ferromatic и продолжают работу над высокоскоростными машинами с увеличенным усилием смыкания (550 – 700 т). Преимущества высокоскоростных ТПА (меньшее время цикла, экономичность) при использовании производительного инструмента (этажная – этажерочная пресс-форма) позволяют им конкурировать с линиями вакуумной формовки. На сегодняшний день – это самые оптимальные и быстрые машины для миллионных партий. Высокоскоростные машины оснащаются самыми совершенными системами управления с обратными связями. Это позволяет осуществлять мониторинг технологического процесса с большой частотой регистрации показаний для быстрого реагирования на возникающие отклонения от заданных параметров. Следует также заметить, что ведущую роль в направлении высокоскоростного производства тонкостенных изделий принадлежит японским производителям: Fanuc, Mitsubishi, Toshiba, Nissei, Mikei. В Европе широко известны Stork, Billion, BMB, Negri Bossi и др. 3) Для получения качественных отливок используется систе-

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 12

16.12.2008 0:37:17

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ ма управления процессом литья на основе измерений параметров процесса, таких как давление внутри формы, температура расплава, температура формы и т.п. С другой стороны стоимость пресс-форм иногда превышает стоимость ТПА, в связи с чем уделяется внимание защите пресс-форм, используются электрические сенсоры и ультразвуковые системы измерения перемещений, что позволяет более точно контролировать движение пресс-формы. Параметр ТПА «защита формы» служит для контроля чистоты формы после удаления изделия, чтобы избежать смыкания формы с изделием или литником внутри. Применяют специальные автоматические блокировочные устройства, которые предотвращают начало нового цикла (звуковая или световая сигнализация) при наличии в форме постороннего предмета. Это особенно важно при роботизированном процессе съема изделий. Качество отливки определяется следующими параметрами: температура расплава, температура стенки формы, скорость впрыска, давление в форме, деформации и герметичность формы. Колебания температуры стенки формы влияют на структуру отливаемых изделий, а также на изменения их массы и размеров. Регистрация температуры стенки позволяет выявить отклонения от заданного параметра с дальнейшим выяснением причин (изменение продолжительности цикла, недостаточное или чрезмерное охлаждение и т.п.). Измерение температуры производится специальным датчиком прямым или косвенным образом. При переработке термопластов литьевую форму термостатируют, т.е. устанавливают устройства для поддержания постоянной температуры (ее температура не должна превышать температуру перехода в твердую фазу), Давление при литье зависит от вязкости расплава материала, конструкции литьевой формы, размеров литниковой системы и формуемых изделий. Для регуляции температуры стенки формы использовались регуляторы непрерывного или квазинепрерывного действия, при этом в качестве регулирующего параметра использовали температуру охлаждающей жидкости или среднюю температуру пресс-формы.

Давление в литьевой форме при заполнении расплавом полимера изменяется постепенно (в конце выдержки под давлением достигает 30-50% от давления вначале процесса) и распределяется по длине оформляющей полости неравномерно вследствие высокой вязкости расплава, изменения свойств при охлаждении и отвердевании, неправильной конструкции пресс-формы. Именно изменение давления оказывает особенно сильное влияние на воспроизводимость отливок. Для стабилизации давления применяют две группы методов: методы мониторинга процесса литья (управление ТПА по постоянно измеряемым параметрам процесса литья) и методы совершенствования узлов ТПА и процесса литья, такие как: литье под давлением с предварительным сжатием расплава, инжекционное прессование, литье под давлением с наложением механических колебаний и др. Суть первой группы методов рассмотрена ниже, вторая изложена в разделе основные технологии литья пластмасс под давлением. Для некоторых отливок и определенных условий литья улучшения качества можно достичь путем в регулирования давления, скорости перемещения шнека и режима подпитки. Регулирование давления в форме необходимо для управления заполнением формы. Если установка датчика давления в форме затруднена (датчики оставляют следы на изделиях), то управляют давлением масла в гидросистеме. Управление формованием с помощью давления расплава осуществляется с помощью системы регулирования (мониторинга). Тем не менее на сегодняшний день затраты на такие системы достаточно велики и применяются при производстве особо точных изделий.

4) Увеличение производительности и снижение цены за счет создания узкоспециализированных машин для каждого конкретного типа изделий. Переход производителей на выпуск «модульных» базовых машин с возможностью их дальнейшего усовершенствования. У такого оборудования изменяется и комбинируется: расстояния между колоннами, узла впрыска, привода шнека и др. параметры. Ранее на российском рынке поставки оборудования для переработки пластмасс наблюдались следующие тенденции: ▪ ежегодное увеличение количества поставляемых ТПА (большая доля из азиатских стран); ▪ низкое качество поставляемого оборудования; ▪ отсутствие сервисной поддержки и затрудненная поставка запчастей некоторых производителей; ▪ значительное влияние фактора низкой цены на принятие решение о покупке. Однако в последнее время российские потребители стали более требовательны к поставляемому оборудованию. Главными критериями выбора стали качество и надежность. Эта тенденция, а также развитие российской экономики повлекло за собой следующие изменения: ▪ смещение центров производства на Урал, Поволжье, Северо–Запад; ▪ увеличение интереса и повышение качества поставок на российский рынок, связанное с желанием увеличить свое присутствие; ▪ появление складов запчастей и сервисных организаций; ▪ доработка ТПА для российских условий; ▪ начало отверточной сборки термопластавтоматов из импортных комплектующих. На российском рынке ТПА предлагают как компаниипроизводители: Arburg, Battenfeld, Demag (Германия), BMS (Италия), Engel (Австрия), Husky (Канада), Haitian (Китай), «Термопластавтомат» (Украина) и др., так и дилеры: «АБ-Универсал», «Континентал Пласт Машинери», «Мост 1 Инжиниринг», «Пласт-С», «Сакми-Москва», СП «СИЗ-Пумори», «Тесис», Peryton Industrial и др. (Осипов П.В., ТПА в России.// РИТМ.- 2007. №6. Стр.17-19). ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 13

16.12.2008 0:37:17

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ ПЛАСТМАСС ПОД ДАВЛЕНИЕМ Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов и осуществляют под давлением 80-140 МПа (800 – 1400 бар). Различают следующие основные разновидности технологии литья пластмасс под давлением: 1. С предварительным сжатием расплава – осуществляют на литьевой машине, блок которой снабжен краном. При закрытом кране проводят сжатие расплава полимера в нагревательном цилиндре машины до давления литья. После открытия крана расплав под высоким давлением с большой скоростью заполняет полость литьевой формы. Предварительное сжатие расплава позволяет в 1,5 – 2 раза уменьшить время заполнения формы и увеличить скорость заполнения формы, что особенно важно для литья длинномерных тонкостенных деталей. 2. Инжекционное прессование отличается от обычного литья тем, что впрыск дозы расплавленного полимерного материала производят в форму, сомкнутую неполностью. Уплотнение материала осуществляется при окончательном смыкании формы (прессование). Метод позволяет получать как очень тонкостенные, так и толстостенные детали из термо- и ректопластов. Изделия, изготовленные таким способом, имеют меньшую усадку и зависимость физических свойств детали от направления литья. 3. Литье под давлением с наложением механических колебаний применяют для расплавов, имеющих свойства псевдопластичных жидкостей. Для любого материала воздействие механических колебаний вызывает снижение вязкости расплавов, сокращает время заполнения формы, вызывает более равномерное распределение и заполнение материалом полости. 4. Интрузия – метод формования толстостенных деталей на машинах с объемом впрыска меньшим объема впрыска ТПА. В процессе нагнетается расплав полимера под невысоким давлением, в финишной стадии при увеличенном давлении нагнетается расплав полимера, который оформляет деталь и компенсирует усадку. 5. Pim – технология литья на ТПА керамических и металлических материалов, смешанных с пластикатом. Затем из полученной детали удаляется пластикат, после чего заготовка подвергается термической обработке в специальных печах спекания. Упомянутая технология эффективна при производстве больших партий деталей. 6. Мультикомпонентное литье – производство изделий из нескольких полимерных компонентов в рамках одного рабочего цикла. Каждый компонент строго разграничен с другими, последующий впрыскивается поверх предыдущего. Типичный пример – автомобильные фары. В этом случае значительно усложняется конструкция пресс-формы и часто используются поворотные модули. Устройство поворота может быть установлено на форме и на ТПА. 7. Литье с газом – уплотнение полимера за счет давления инертного газа, например азота, в 50 – 200 атм. Газ может подаваться в расплавленный полимер или непосредственно в пресс-форму.

При этом используются стандартные литьевые машины, но с меньшим усилием смыкания, внутренность детали или сторона обратная лицевой в зависимости от способа подачи газа имеет пористую структуру заполненную газом, что приводит к значительному повышению эффективности и качества поверхностей для больших толстостенных деталей за счет экономии материалов и использовании небольших термопластов для литья крупных деталей. 8. Литье при сверхвысоких давлениях (до 500 МПа) уменьшает остаточные напряжения в материале, увеличивает степень ориентации кристаллизующихся полимеров, что способствует упрочнению материала и обеспечивает более точное воспроизведение размеров деталей. РОБОТЫ Роботы в комплексе с литьевым оборудованием выполняют на сегодняшний день самые различные операции – установку закладных элементов в литьевую форму, удаление готовых изделий из пресс-формы, транспортировку и укладку готовых изделий, отделение литников, смазывание формы и т.д. Роботы могут выполнять одну или несколько операций, система роботов может обслуживать один или несколько ТПА. Используют специальные устройства для очистки литникового отверстия от частиц материала и его проверку (оптический или механический контроль). Наиболее распространенные системы роботов – автоматические манипуляторы. Они извлекают готовое изделие из формы и помещают его на место следующей технологической операции. Стойка манипулятора монтируется сбоку литьевой машины со стороны оператора или с противоположной стороны, или манипулятор может находиться над ТПА и быть закрепленным к потолку. Из начального положения манипулятор горизонтальным или вертикальным удлинением входит внутрь открытой пресс-формы, захватом берет отливку за литник и, следуя за движением центрального выталкивателя, снимает с пуансона, реже вынимает из матрицы. Затем манипулятор выходит из колонн и кладет отливку в ящик. При многокомпонентном литье манипулятор может переставлять изделие из одной полости формы в другую. Подобные манипуляторы могут применяться для группы машин. Одно из наиболее перспективных и быстро развивающихся направлений использования роботов при литье пластмасс – литье на подложку или декорирование в форме. При использовании данной технологии применение манипуляторов стало практически обязательным. В связи с ростом стоимости ручного труда и повышением требований к производительности в дальнейшем можно прогнозировать увеличение количества роботов в нашей стране, использующихся при производстве изделий из пластмасс. К.Л. Разумов-Раздолов ООО «Русэлпром - Оснастка» e-mail: rrkl@ruselprom.ru

ДЕКАБРЬ 2008

001-014.indd 14

16.12.2008 0:37:18

015-028.indd 15

16.12.2008 1:05:14

УДАРНО-ТОЧЕЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ МАРКИРОВКИ КАЖДЫЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ СТАЛКИВАЕТСЯ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАДАЧЕЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ, УЧЕТА И ЗАЩИТЫ ОТ ПОДДЕЛОК ПРОИЗВОДИМОЙ ПРОДУКЦИИ. На протяжении 20-ти лет компания Markator (Германия) разрабатывает и производит высококачественные системы иглоударной и гравировочной маркировки деталей. Основные направления производимой продукции включает в себя: • абсолютно мобильные, работающие от аккумулятора устройства; • стационарные и комбинированные устройства; • встраиваемые в систему интегральные модули с различными вариантами систем управления. включая сложные, поточные задачи маркировки при массовом производстве, обеспечивающие работу системы в целом. • полный спектр дополнительных опций и приспособлений. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МАРКИРОВКА FlyMarker – мобильное устройство, работающее от аккумулятора без обременительных проводов питания и блоков системы управления. Маркировка производится посредством мощного электромагнитного поля, которое приводит в колебательное движение маркировочную головку и особо прочную, изготовленную по немецким технологиям иглу. FlyMarker способен обеспечить решение технологических задач, связанных с маркировкой в труднодоступных местах крупногабаритных объектов и конструкций. Устройство наносит на поверхность изделия графические изображения, тексты и символы.Станок работает как с кириллицей, так и с латинским шрифтом, включая спецсимволы. Предусмотрен режим маркировки в автома-

тическом режиме, без предварительного набора, использованием установленной даты и времени системы. Ведется автоматический подсчет маркируемого номера с заданным шагом. Существует функция программирования и маркировки кода 2D Matrix (датаматрица – двоичный код, содержащий в себе любую зашифрованную информацию: дату, время, цех, серийный номер партии и отливки, производителя, ОТК и пр.). Также предусмо-

трена возможность вести статистический отчет промаркированных данных серии или номера. Устройство имеет широкие возможности настроек режимов маркировки. Как пример способность наносить до девяти ударов в одну точку с заданным усилием текста маркировки, что обеспечивает в случае необходимости особо глубокое проникновение в поверхностный слой металла. В системных настройках есть возможность влиять на силовые и скоростные характеристики станка. Программное обеспечение позволяет запоминать параметры маркировки (профили). Ресурс иглы для FlyMarker составляет приблизительно 3 500 000 ударов по стали 65 HRC; возможна перезаточка иглы и дальнейшее ее использование. Для передачи в ПЗУ графических изображений, шрифтов, логотипов предусмотрена возможность подключения к ПК. Графические объекты, логотипы, нестандартные символы изготавливаются посредством специально разработанной компанией Markator программы HPGL. Маркировочное поле станка 25х75 мм. В рамках этого поля допускается позиционирование каждой по отдельности строки маркировки с заданными координатами X и Y, с возможностью выравнивания по центру, правому и левому краю маркировочного поля. Допустимая высота символов – от 2 до 9.9 мм с возможностью автоматического масштабирования по координате Х. Плотность шрифтов (расстояние между точками) может быть различной: 5 х 7 и 9 х 13 точек. Ресурс сменного аккумулятора рассчитан на 4 часа непрерывной работы. Полная зарядка аккумулятора осуществляется в течение 2-х часов поставляемым в комплекте зарядным устройством. В комплект поставки входят два сменных аккумулятора. Смена их происходит в течение нескольких секунд фиксированием на рукоятке устройства. Станок поставляется в чемодане в комплекте с необходимыми настроечными и регулирующими инструментами. Предусмотренная система паролей администратора и пользователя обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к станку. FlyMarker может быть и комбинированного исполнения. FlyMarker (kombi) можно использовать и как мобильное устройство, и на штативе в качестве стационарного оборудования с возможностью поворота клавиатурного модуля – в соответствии с требуемым типом эксплуатации. Штатив обеспечивает жесткую конструкцию и возможность использовать различные технологические приспособления, учитывающие разнообразие маркируемых деталей.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАРКИРОВКА Одно из ведущих направлений в области высококачественной механической «вечной» маркировки занимает пневматическое оборудование серии M75, MV5TO/Т1 (поле маркировки 75 x 25/100 х 100/200 х 100). Усиленные направляющие изготовлены из особой стали, разработанной немецкими специалистами, огромный износостойкий ресурс, способность работать в любых сложных условиях производства – не имеют аналогов на рынке маркировочного оборудования. Скорость маркировки достигает 8-ми знаков в секунду, шаг маркировки 0,1 мм позволяет образовать сплошную линию. Управление усилием маркировки в совокупности с широким выбором игл, отличающихся типоразмерами и характеристиками, позволяет производить маркировку на абсолютно любом материале: бумаге, пластике, мягких металлах и стали с твердостью до 65 HRC. Иногда возникает вопрос о маркировке детали в труднодоступном месте. Для решения таких задач предусмотрена возможность программирования пути иглы к месту маркировки по заданной траектории, причем маркировку можно производить, используя пошаговый режим. Для маркировки тел вращения используются дополнительные оси вращения, способные зажимать деталь массой до 200 кг, а с использованием люнета упора – и более.

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 16

16.12.2008 1:05:16

Предварительное позиционирование иглы позволяет определить точную координату первоначальной точки маркировки относительно выбранной технологической базы. Для визуального анализа расположения объектов относительно друг друга в пределах маркировочного поля предусмотрена функция предварительного просмотра, которая позволяет на ж/к дисплее системы ЧПУ проанализировать и произвести коррекцию координат каждого по отдельности маркируемого объекта. Если используется мелкий или очень крупный текст маркировки, допускается увеличение либо уменьшение масштаба визуального просмотра. Предусмотрена также функция имитации маркировки, когда маркировочная игла проходит путь маркировки, не совершая при этом колебательных движений. Промышленная маркировка неразрывно связана с определенными стандартами и нормами, установленными согласно ГОСТу России. Данная задача не представляет сложности для этих машин: они способны работать как с ГОСТ шрифтами, так и с любыми нестандартными шрифтами, изготавливаемыми согласно технологическому заданию. При большом потоке маркируемых деталей разных типоразмеров, с различными параметрами маркировки в системе управления предусмотрена возможность запоминания до 2000 файлов маркировки с сохранением всех необходимых технологических параметров. Станки серии MV способны производить высококачественную маркировку по кругу от 0 до 360О (в любом направлении, в т.ч. и с от-

рицательными координатами), по окружности с использованием осей вращения. Допустимые символы: заглавные (от А до Я, 1 - 10, +=-!»%:? и пр.), строчные. Высота символов – от 1 до 200 мм (в пределах поля маркировки), выравнивание по центру, левому, правому, верхнему и нижнему краям. Глубина маркировки от 0,01 до 0,8 мм в зависимости от материала, компенсация кривизны до 5 мм за счет вылета иглы при ее колебательном движении, рабочая температура от -20 до 50оС. Станки по выбору комплектуются дополнительными опциями: • «Т»-образными плитами длиной 500 либо 1000 мм; • держатели табличек; • кабели от 6 до 20 м, включая кабель для передачи логотипов совместно с ПО (Transfer); • дополнительное ПО – программа для создания логотипов (HPGL), программа для передачи логотипов (Transfer), ПО NetMarker; • вращатели различного исполнения; • стол поворота маркировочной головы (до 110о); • пневматическая стойка (быстрая колонна) для быстрого изменения высоты; • педали пуска станка; • сканеры штрих-кода; • защитные кожухи систем управления; • телескопические и подвижные столы; • программируемые и управляемые дополнительные оси; • а также многое другое технологическое оборудование. Для решения вопросов, связанных с марки-

ровкой в условиях крупносерийного и массового производства компания Markator предлагает широкую номенклатуру встраиваемых интегральных маркировочных модулей серии MV (U30, U75, U100, U200, VU4, VU5) в совокупности с необходимыми встраиваемыми системами ЧПУ. На сегодняшний день оборудование компании Markator используют в своем производстве ведущие производители – такие как ABB, BOSH, BMW, FORD, MASERATI, MERSEDES BENZ, PARKER, TEFAL, SIEMENS, SANDVIK, VOLVO, а также многие российские предприятия автомобильной, авиационной, приборостроительной, медицинской, трубной, металлургической и др. отраслей промышленности. Подводя итог, можно сказать, что благодаря высокой скорости маркировки, износостойкости и многофункциональности, представленное оборудование позволяет решать сложные и нестандартные задачи и занимает лидирующее положение в области применения ударно-точечной и гравировочной маркировки изделий. Также необходимо отметить русифицированную программу с интерактивными подсказками, которая позволяет быстро и эффективно обучить обслуживающий персонал. Компания Markator гарантирует высокое качество, точность и надежность оборудования, выпускаемого под маркой «Сделано в Германии».

ООО «ШТРАЙ» 117437, г. Москва, ул. Островитянова, д.13 тел.: (495) 956-6800, 737-7652, 231-7871 факс: (495) 956-6200, www.shtray.ru, info@shtray.ru

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 17

16.12.2008 1:05:45

ADEM-VX ПОРТРЕТ В МИНИАТЮРЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ИЗДЕЛИЙ И ВЫПУСК КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ Конструкторский модуль системы ADEM CAD является системой универсального гибридного моделирования. Он одинаково хорошо работает как с плоскими объектами в качестве эффективной “чертилки”, так и с твердыми объемными телами и с поверхностями.

Одной из уникальных особенностей ADEM CAD является возможность применения к плоским объектам булевых операций: объединения, дополнения и пересечения, что позволяет существенно сократить трудоемкость плоского проектирования и черчения. Для построения и редактирования объемных тел и поверхностей используются единые методы и команды. Твердое тело можно разбить на составляющие грани и таким образом перейти к поверхностному представлению модели, и наоборот. В ADEM-VX имеется целый ряд команд, характерных для систем поверхностного моделирования, например: создание поверхности по границам твердого тела, где поверхности и рабочие плоскости в равной степени могут использоваться в качестве границ для отсечения участков других тел и поверхностей. Помимо обычных способов модификации моделей, таких как скругления углов и срезание фасок, система насыщена специфическими командами: локальными операциями, построением оболочек, восстановлением поверхностей и др. Реализованы в системе и традиционные операции объемного твердотельного моделирования, такие как: добавление материала к телу, добавление материала проецированием и смещением. Булевы операции выполняются в явном виде, что позволяет гибко выстраивать модель из независимо построенных фрагментов. В ADEM CAD предусмотрено несколько способов построения отверстий в телах: как сквозных, так и на заданную глубину, с произвольной осью и по нормали к поверхности, в т.ч. стандартной формы и с резьбой. По построенной трехмерной модели можно в полуавтоматическом режиме получить соответствующую конструкторскую документацию. Данная задача решается с помощью

команд создания видов, разрезов и сечений по 3D моделям. Причем между генерируемыми видами, разрезами и моделями сохраняется ассоциативная связь. После внесения изменений в модель и регенерации видов изменения отражаются и на чертеже. В случае, если на видах были проставлены размеры, система изменит их значение и сообщит об этом пользователю. В плане подготовки чертежей в ADEM CAD стоит отметить полную поддержку Единой Системы Конструкторской Документации, с соответствующей гибкой простановкой размеров, знаков шероховатости, допусков на отклонение от формы и расположения поверхности и других элементов оформления. Таким образом, ADEM CAD является частью интегрированной системы, модулем предназначенным для автоматизации конструкторского проектирования, который позволяет решать полный спектр задач от эффективного гибридного построения моделей изделия до оформления конструкторской документации. ПРОГРАММИРОВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ НА ОСНОВЕ МОДЕЛЕЙ Рассмотрим формирование управляющих программ для фрезерования в технологическом модуле ADEM CAM. Для программирования ЧПУ нужно: создать программную операцию, задать модель оборудования, инструмент, форму заготовки, необходимые технологические команды и подключить нужный постпроцессор. К операции можно добавлять конкретные технологические переходы и конструктивные элементы. Для 2,5-координатной обработки могут использоваться 7 типов конструктивных элементов: колодец, стенка, окно, паз, плоскость, уступ и плита. Их определение осуществля-

ется как на основе простых плоских контуров, так и граней, и ребер 3D-модели. Дополнительно при задании геометрии плоскими контурами можно вводить наклон стенок, скругления дна, назначать припуск на дно и стенки для каждого из выбранных контуров. Для большинства конструктивных элементов можно задавать острова с различной глубиной относительно плоскости привязки конструктивного элемента.

Конструктивные элементы для 3, 4 и 5 координатного фрезерования формируются на основе 3-мерной модели изделия или ее комбинации с плоскими контурами. Геометрия задается указанием обрабатываемых и контрольных поверхностей, пространственных кривых и пр. После ввода всех необходимых параметров перехода автоматически формируется траектория движения инструмента. Различные виды моделирования позволяют эффективно проводить ее отладку и формировать эффективные управляющие программы с минимумом нерабочих перемещений. В системе предусмотрены различные типы обработки: зигзаг, петля, спираль, эквидистанта, контурные и эквидистантные зигзаг и петля, др. Назначение геометрии инструмента может осуществляться как заданием параметров в одном из шаблонов инструмента, так и на основе построенных контуров. Широкий выбор возможных вариантов врезания позволяет избегать появления зарезов, а механизм оптимизации подачи в зависимости от толщины стружки, снимаемой каждым зубом фрезы, продлить срок службы инструмента. Любой из видов 2,5 и 3-х координатной обработки может быть реализован на произвольном теле вращения, например, конусе или цилиндре. Между геометрической моделью и маршрутом обработки сохраняется ассоциативная связь: при изменении геометрии автоматически пересчитывается траектория движения инструмента. Связь является двунаправленной. Т. е. при попытке в модуле CAD внести в модель некорректные изменения, система выдаст соответствующее предупреждение. Сформированная траектория может быть сохранена в текстовом файле и отредактирована вручную в редакторе CL-DATA. Для верификации управляющих программ используется модуль ADEM Verify, позволяющий отследить ошибки управляющей программы, такие как зарезы и столкновения, сравнить результат обработки с эталонной моделью. ADEM CAM способен решать широчайший спектр задач при формировании управляющих программ для фрезерной, токарной, электроэрозионной, лазерной и других видов обработки, а поддержка таких функций как высокоскоростная обработка и плунжерное фрезерование, совместно с эффективным функционалом модуля, ставит его в один ряд с наиболее передовыми системами подобного класса. Быков А.В., Вальтер А.В., Дуреев В.В. Группа компаний ADEM Москва, ул. Иркутская, д.11/17, корп.1.3, офис 244 Тел./факс. (495) 462 01 56, 502 13 41 e-mail: omegat@aha.ru, www.adem.ru

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 18

16.12.2008 1:05:48

015-028.indd 19

16.12.2008 1:05:50

015-028.indd 20

16.12.2008 1:05:51

www.dymet.amazonit.ru

015-028.indd 21

16.12.2008 1:05:53

ТЕХНОЛОГИИ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ

Часть 3. (начало в №6’2 008)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРОТОТИПОВ Технологии быстрого прототипирования открывают широкие возможности в системе технологической подготовки производства (ТПП) и резко ускоряют процесс начала выпуска новой продукции. Прототипы возможно использовать в различных сферах производственной деятельности любого предприятия. Визуализация. Технологии быстрого получения прототипов изделий предоставляют инженерам и дизайнерам большую свободу творчества. При желании можно провести чистовую обработку поверхности прототипа, чтобы заказчики и персонал могли оценить эстетические свойства продукта. Возможно представление прототипов на выставках, презентациях и других мероприятиях, связанных с презентацией и рекламой новой продукции, подготовленной к производству. Форма, сборка и функциональность изделий. Прототипы, созданные по технологиям, обеспечивающим достаточную прочность моделей (LOM, FDM, SLA), удобны для оценки формы деталей и проверки сборки изделий, так как позволяют внести изменения в CAD чертежи до начала производства. Литье по выжигаемым моделям. Прототипы могут выступать в качестве разовых моделей для точного литья, если они изготовлены из материалов, выгорающих под действием высоких температур (LOM, Z 402). Благодаря тому что при обжиге эти объекты не расширяются и не трескаются, возможно использование традиционных методов литья, при котором модели выгорают без изменения размеров при заполнении формы расплавленным металлом. Вакуумное литье пластмасс. Прочность и жесткость прототипов делают их удобными для вакуумного литья тонких пластмассовых компаундов при малых и средних объемах производства. Прочность моделей, полученных по технологиям LOM, SLA, FDM, SLS, позволяет им выдерживать высокие напряжения.

Изготовления пресс-форм. Достаточно прочные прототипы применяются для быстрого изготовления пресс-форм для литья по выплавляемым моделям из парафиново-стеариновых составов при малых и средних объемах производства. Для улучшения качества отливок и увеличения ресурса пресс-форм на рабочие поверхности можно нанести металлическое покрытие. Отливка гипсовых форм. Геометрическая стабильность и точность LOM, SLA и других моделей делают возможным их использование для литья гипсовых форм. Прототипы из силиконового каучука часто используются для получения полиуретановых или эпоксидных отливок. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ RP СИСТЕМ И ИХ СРАВНЕНИЕ Технологии RP процессов можно сравнить по следующим критериям: Размер детали. Габариты детали-прототипа, которую может построить система прототипирования, ограничены размерами «строительной камеры». В зависимости от машины размеры моделей распределяются от 200 х 200 х 200 до 800 х 800 х 800 мм и даже более. Однако большие детали могут быть изготовлены по частям и затем собраны в одну деталь. Скорость. Скорость построения модели зависит от таких факторов, как размер детали, геометрическая сложность, используемые материалы, программное обеспечение и др. Скорость получения прототипа зависит во многом и от принятой RP технологии. Материалы. Рынок предлагает целый спектр материалов для прототипов, различающихся по прочности и качеству образуемой поверхности. В зависимости от процесса в прототипировании используются следующие основные материалы: полистирол, термопластик, бумага, акрил, поликарбонат, нейлон, ABS, синтетические смолы и др.

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 22

16.12.2008 1:05:55

Таблица 1. Время и стоимость подготовки прототипа при использовании различных RP технологий (стоимость – в USD, время – в ч.)

Показатели

RP технология STL

SGS

SLS

FDM

LOM

Время подготовки

0,34

0,21

0,35

4,2

0,46

Стоимость подготовки

38,02

23,35

38,69

288,81

51,36

Время синтеза

5,06

9,51

Стоимость синтеза

28,77

10,05

31,99

39,11

22,49

Время на постоперации

1,45

1,2

0,15

0,25

Стоимость постоперации

38,5

29,26

5,5

9,24

Стоимость техобслуживания

24,66

1,88

27,4

7,54

22,49

31,43

5,89

3,82

133,94

88,7

199,23

344,94

109,4

Стоимость материала ВСЕГО

Точность. Точность прототипа (степень соответствия CAD модели) зависит и определяется следующими факторами: правильностью CAD файлов, разрешающей способностью RP системы, разрешением (толщиной слоев), свойствами материала. Смолы, например, имеют свойство коробиться или усаживаться при высыхании. Другие материалы не обеспечивают достаточное качество поверхности и прочность модели для ее дальнейшего использования (при изготовлении литьевых форм). Стоимость. В последнее время разработчики RP систем ориентируются на выпуск недорогих и быстродействующих установок за счет снижения стоимости и увеличения объема рабочей камеры. Таким образом, новые технологии создания прототипов позволяют значительно сократить сроки изготовления, что обеспечивает: • сокращение цикла разработки, • улучшение дизайна, • повышение качества, • уменьшение цены продукта и производства, • ускорение внесения изменений в конструкцию. Быстрое изготовление прототипов стало важнейшей частью CAD/ CAM процесса. RP технологии позволяют пользователям за корот-

кое время проверить данные CAD систем. Увеличивающееся использование твердотельного моделирования обеспечивает распространение технологий быстрого получения прототипов. Повышается качество материалов и точность прототипов. Все это говорит о том, что технологии и системы быстрого прототипирования будут занимать все большее место в автоматизированном проектировании. В недалеком будущем RP системы будут доступны любому пользователю и станут привычным инструментом конструктора и технолога, повышающим качество проектирования и сокращающим время выпуска новой продукции. Определенный интерес представит таблица сравнения различных RP технологий. Сравнительный анализ (см. журнал Rapid Prototyping Report, 1992b) обнаружил, что стоимость прототипа может варьироваться от 88 до 344 USD для детали размером 38 х 38 х 76 мм. Данные цифры получены в лаборатории фирмы Chrysler. В методике SGC предполагалось изготовление 35 деталей за одно и то же время, остальные цифры соответствуют изготовлению одной детали. Естественно, для российских условий данные цифры являются условными. П.П. Серебреницкий

ЛИТЕРАТУРА 1. LOM технология – система быстрого прототипирования. Информатика – машиностроение. «Вираж – центр», 1996, октябрь-декабрь. 2. Обзор различных систем CAD/CAM/CAE/GIS. http://www.cad.dp.ua/obzors/cads.php 3. Буткарев А.И. Способы быстрого создания прототипов. Обзор, Инж.фирма «АБ Универсал», М., 1997, 12 с. 4. Computer Aided Rapid Prototyping, The CARP PROJECT, Ricardo Consulting Engineer Ltd., DELCAM plc, ets, Великобритания, 1995, ноябрь. 5. Котов С.О. Обзор рынка САПР и информационных ресурсов сети Интернет. Томский политехнический университет, 2008. http://city.tomsk.net/~tomskcad/ 6. Лазерные технологии быстрого изготовления прототипов. Институт проблем лазерных и информационных технологий. Отделение информатики, вычислительной техники и автоматизации Российской Академии наук, 2005. (www.laser.ru) 7. Шишковский И.В. Технологии быстрого прототипирования. Инф. материалы. Лаборатория технологических лазеров Самарского филиала ФИАН им. П.Лебедева, РАН, 2005. (www.fian.smr.ru) 8. Слюсар В. Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования, 2003. (www.electronics.ru/issue/2003/5/15) 9. Технологии быстpого пpототипиpования. Институт проблем лазерных и информационных технологий Российской академии наук. (www.laser.ru/rapid/index/html) 10. Бирбраер Р.А., Мамонтов И.В., Колмаков А.Е., Столповский В.В. Придайте Вашей идее форму! САПР и графика. 2002, февраль, с. 49 11. Технологии быстрого прототипирования и тиражирования, предлагаемые компанией RAPID Technologies. Инф. Материалы, 2005. (http://www.rapid-tec.ru/doc/RP.doc) 12. Серебреницкий П.П. Краткий справочник технолога-машиностроителя. СПб: Политехника, 2007, 952 с. ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 23

16.12.2008 1:05:56

www.shunchuan.com www.sunmaster-cnc.com

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 24

16.12.2008 1:05:57

О ВЫБОРЕ

НА СТОЛ РУКОВОДИТЕЛЮ ПРОИЗВОДСТВА

СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Продолжение. Начало в №7(37)

ПОЧЕМ СВАРКА ДЛЯ НАРОДА? Итак, вы все же решили, что новое оборудование необходимо. Тогда выбираем оборудование для трех самых распространенных видов сварки: ручной дуговой (РДС/ММА), аргонодуговой неплавящимся электродом (ТИГ), полуавтоматической (МИГ/МАГ). В остальных видах сварки оборудование специализированное, соответственно, выбор меньше и проще. Сварочное оборудование от различных производителей можно классифицировать по двум категориям: уровню технологий и мощности/функциональности. Часть 1. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ПО УРОВНЮ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ Уровень технологий условно разделим по давности применения: А) Технологии 30–40-летней давности. Оборудование с низкой стоимостью как правило выпускается в странах СНГ или Китае. Это источники питания с трансформатором в качестве силового модуля с минимальным количеством электроники или вообще без нее. Большой вес, большое энергопотребление, нестабильные и плохо регулируемые выходные характеристики. Покупка такого оборудования становится все менее оправданной, тем не менее оно по-прежнему пользуется спросом: сварка на стационарных объектах, с низкой квалификацией рабочих и низкими требованиями к качеству работ, с максимальной стойкостью к плохому обращению. Как говорится, дешево и сердито. Б) Технологии 10–15-летней давности. Основное отличие от описанного выше оборудования: использование микропроцессорной электроники для управления выходными параметрами и/или силового модуля (инвертора); использование синергетических режимов, позволяющих быстро настроить О СВАРОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ ИЗ КИТАЯ Во-первых, людям, которые панически боятся Китая: практически все европейские фирмы, даже самые-самые, используют китайские компоненты, а подчас имеют там и закупочный офис, а также частичное или полное производство. Простейший пример из компьютерной области: компания Intel уже открыла там производство, и практически все ноутбуки сегодня производятся в Китае. Еще один нюанс: китайцы очень трудолюбивые. Они могут делать либо очень дешево и некачественно, либо дешево и хорошо. Разница между первым и вторым как правило в уровне контроля качества на конкретном заводе. И наконец, китайцы очень быстро учатся. Еще несколько лет, и они научатся делать оборудование средней технологичности почти так же хорошо, как в Европе. Уже сейчас их инверторы для ручной дуговой сварки показывают себя очень неплохо, а по своей стоимости — вне конкуренции. Тем не менее, по надежности выпускаемого оборудования лучшие китайские заводы отстают от ведущих европейских фирм. Пока.

нужный режим и поддерживать его в процессе сварки (для полуавтоматов обязательно). Иногда многофункциональность: одной установкой можно проводить 2–3 вида сварки. В) Технологии последних 5 лет. Лучшее, что можно купить на данный момент. Основное отличие от предыдущих вариантов: только инверторный силовой модуль, обязательное синергетическое «умное» управление, промышленный вариант исполнения (контролируемая вентиляция; электроника максимально защищена от пыли, грязи, ударов, скачков напряжения). Цифровой интерфейс управления. Наличие программных и аппаратных возможностей для связи с персональным компьютером, автоматизации и роботизации. Многофункциональность. Полуавтоматы имеют режим управляемого переноса металла, позволяющий сваривать практически без брызг любые металлы любых толщин (импульсная МИГ-сварка). На данный момент такое оборудование выпускают лишь несколько европейских фирм-производителей. Лидеры − Selco (Италия), Fronius (Австрия), Kemppi (Финляндия). Часть 2. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ПО МОЩНОСТИ И ФУНКЦИЯМ ДЛЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ (ММА): 1. Каким диаметром электрода вы будете работать? Какие толщины металла будете сваривать? Этот вопрос определит сварочный ток. Толщины до 5 мм обычно свариваются электродами до Ø 3 мм, токи − 90–120 А. Все, что больше, − в основном Ø 4 мм, токи − 150–180 А, с запасом 200 А. Электроды большего диаметра используются редко, обычно при монтаже конструкций более 10 мм толщины и там, где нет возможности варить полуавтоматом. Таблица 1. Средние показатели сварочного тока (А) Диаметр электрода, мм

1,6

2,5

3,25

Электрод с рутиловым покрытием

30– 55

40– 70

50– 100

80– 130

120– 170

150– 250

220– 370

Электрод с оснóвным покрытием

50– 75

60– 100

70– 120

110– 150

140– 200

190– 260

250– 320

2. Будете электродом «резать», сваривать с глубоким проваром? Если да, максимальный сварочный ток должен быть с запасом на следующий электрод по диаметру, т. е. для резки электродом Ø 3 мм нужен аппарат на токи 150–180 А. 3. Режим работы — «сжег один-другой электрод, перерыв 5 минут» или «один за другим без остановки»? Определить ПВ % — продолжительность включения. Для второго случая на требуемом рабочем токе аппарат должен работать непрерывно. Таблица 2. Стоимость оборудования для ручной дуговой сварки (ориентировочно) 150–160 А под эл. Ø 3мм уверенно Толщина мет. до 5–8 мм

170–250 А под эл. Ø 4 мм уверенно Толщина мет. 5–10 мм

Группа А, тыс. руб.

4–5

8–14

15–25

Группа Б, тыс. руб.

7–13

8–16

20–40

Группа В, тыс. руб.

24–34

45–90

90–120

Мощность Уровень технологии

250–400 А под эл. Ø 5 мм уверенно Толщина мет. свыше 10 мм

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 25

16.12.2008 1:05:59

ДЛЯ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ (ТИГ) 1. Будете ли сваривать все металлы, включая алюминий? Если да, то нужны универсальные аргонодуговые установки постоянного и переменного тока, тип TIG АС/DC. Переменный ток нужен, чтобы «разбивать» катодным распылением поверхностный оксид. Если сварка будет только сталей, титана, меди небольших толщин, то можно обойтись установками постоянного тока, тип TIG DC. 2. Нужен ли встроенный осциллятор для бесконтактного поджига дуги, встроенный клапан для управления подачей защитного газа? Если необязательно, то можно прилично сэкономить: некоторые источники для ручной дуговой сварки (например, все из группы В, см. предыдущий раздел) имеют переключение на аргонодуговую характеристику. Поджиг дуги производится касанием вольфрамового электрода, газ подается вентилем на горелке. Единственное «но»: сварка только на постоянном токе, т.е. сваривать можно все, кроме алюминия и его сплавов. 3. Будете ли сваривать небольшие толщины (менее 1.5 мм), тонкостенные конструкции, «видовые» швы, нержавейку с повышенной стойкостью к межкристаллитной коррозии? Если да, важно иметь импульсный режим малой (единицы-десятки герц) и средней (сотни-тысячи герц) частоты. В этом режиме сварочный ток пульсирует: ток импульса — ток паузы. В результате минимизируется тепловложение, дуга ведет себя более стабильно. На средней частоте дуга еще и концентрируется, уменьшая зону термического влияния. 4. Какие толщины металла вы будете сваривать? Толщины до 5–6 мм можно сваривать на установках до 150-200 А. Толщины металла 6 мм и выше, особенно алюминия, требуют установок на 250–300 А и выше. Горелки ТИГ различаются видом охлаждения (воздушное/жидкостное) и длинами шланга. Если вы свариваете в непрерывном режиме на токах свыше 150–180 А, понадобятся горелка жидкостного охлаждения и блок жидкостного охлаждения к ней. Стандартные варианты длин шланга горелки — 4 или 8 м.

Таблица 3. Стоимость оборудования для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (ориентировочно) Мощность Уровень технологии

Сварочные токи до 200–250 А, толщины до 5–6 мм пост. ток DC

пост/ перем. ток, AC/DC

Сварочные токи 300 А и выше, толщины более 6 мм пост. ток DC

пост/ перем. ток, AC/DC

Группа А, тыс. руб.

—

25–60

—

70–85

Группа Б, тыс. руб.

14–35

35–80

40–50

60–100

Группа В, тыс. руб.

60–100

110–150

110–170

200–300

ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ (MИГ/МАГ) 1. Какие толщины металла свариваете? Если толщины небольшие, до 5 мм, достаточно 150–200 А, диаметр сварочной проволоки 0,8–1 мм. Для более высоких толщин задачи максимальной производительности решаются на токах 300 А и выше, проволока Ø 1,2–1,6 мм. 2. Сварка в непрерывном режиме или прихватками (короткими швами)? При сварке в непрерывном режиме требуется ПН (продолжительность нагрузки) 100% на рабочем токе. Как правило для этого требуется полуавтомат с запасом максимального тока на 50–100 А. 3. Есть ли у вас сварщики с небольшим опытом, нехватка опытных сварщиков? Будете ли сваривать цветные металлы, особенно алюминий? Свариваете ли металл малых толщин (например, на автосервисе, при кузовном ремонте)? Если да, полуавтоматы с синергетикой (автоматическим управлением параметрами сварки) предпочтительны. Настройка их очень проста: задаете диаметр проволоки, тип металла, иногда даже требуемую толщину провара — и все, можно работать. Некоторые модели (например Selco, серия XP) сами участвуют в работе — стабилизируют процесс, автоматически подстраивая скорость подачи проволоки или сварочный ток. Задача сварщика — вести горелку по стыку, все остальное делает аппарат. При сварке алюминия такие аппараты также обеспечивают плавную подачу проволоки, чтобы избежать ее замятия.

ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 26

16.12.2008 1:06:00

4. Насколько важно отсутствие брызг, внешний вид сварного шва, сварка малых толщин? Если очень важно, то лучше приобрести полуавтоматы с управляемым переносом металла, с режимом импульсной МИГ-сварки (группа В). Вид шва, полученного при сварке такими полуавтоматами, сравним с трудоемким и малопроизводительным ТИГ-процессом. 5. Будете ли сваривать пространственные, длинномерные конструкции? Если да, то лучше приобрести полуавтомат с отдельным механизмом подачи. Его можно соединять с источником при помощи кабеля управления длиной до 30 м, получая большую рабочую зону. Если работа производится на одном месте, можно немного сэкономить, купив полуавтомат со встроенным механизмом подачи (они немного дешевле). Горелки МИГ различаются длинами шланга и видом охлаждения (воздушное/жидкостное). Стандартные варианты длин шланга горелки — 3, 4,5 м. При интенсивной работе, а также для импульсной МИГ-сварки предпочтительна горелка жидкостного охлаждения и блок жидкостного охлаждения. Таблица 4. Стоимость оборудования для полуавтоматической сварки (ориентировочно) 150–200 А Ø проволоки 0,8–1 мм, толщина мет. до 5 мм

250–300 А Ø проволоки 1–1,2 мм, толщина мет. 5–10 мм

350–500 А Ø проволоки 1,2–1,6 мм, толщина мет. свыше 10 мм

Группа А, тыс. руб.

15–20

30–45

50–100

Группа Б, тыс. руб.

20–50

60–80

125–250

Группа В, тыс. руб.

—

250–350

400–500

Мощность Уровень технологии

ËÎÎÅÜ À ¯¿ÂÍÙ ÐÈ §ËÉÅÊÏÂÍÊ½ ¯ÂÈ ¯ÂÈ Ñ½ÇÎ & NBJM BVUPHFONBTI!SBNCMFS SV BVUPHFONBTI!ZBOEFY SV

Часть 3. ОПРЕДЕЛЯЕМ ПОСТАВЩИКА Желательно выбирать не перепродавца, а фирмы, специализирующиеся на сварочном оборудовании, с возможностью демонстрации оборудования. Важно, чтобы вам не только рассказали, но и показали оборудование в работе, а при необходимости и обучили. При покупке оборудования сразу обращайте внимание на то, где и за какое время его можно отремонтировать в случае необходимости, особенно если у вас серийное производство. Ведь ремонт — это не только деньги, но и время простоя производства… Часть 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Надеемся, эта статья поможет вам улучшить производство. Также не забывайте о грамотном совете специалиста, экспертных организаций. Кого можно порекомендовать: • ММАГС — Московская межотраслевая ассоциация главных сварщиков. Третья среда каждого месяца — выездные сессии на базе какого-то предприятия или института, на которых специалисты–сварщики обмениваются информацией, помогают, советуют — где, кто может провести лабораторные испытания, конструкторские работы. • Институты, которые занимаются разработками в практической области сварки: НПО ЦНИИТМАШ, НИКИМТ. Денис Замыслов, коммерческий директор ООО Торговый дом «СВАГА» www.svaga.ru, 104@svaga.ru ДЕКАБРЬ 2008

015-028.indd 27

16.12.2008 1:06:02

015-028.indd 28

16.12.2008 1:06:03

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 29

16.12.2008 1:52:19

029-048.indd 30

16.12.2008 1:52:24

начало в №7’2008 В первой части статьи были рассмотрены особенности волоконных лазеров с точки зрения экономической целесообразности их применения, а также расчет себестоимости продукции для крупносерийного производства однотипных изделий. Для многих реальных производств характерна значительно меньшая серийность, и поэтому будет возникать проблема загрузки лазерного источника. В связи с этим рассмотрим вторую тестовую задачу. Пусть некое производство изготавливает комплексное изделие, состоящее из цилиндрического корпуса (рис. 1), к которому нужно приварить крышку с массивным элементом крепления, а к крышке приварить еще два элемента. Внутри изделия имеется также шток, работающий в режиме истирания и потому требующий упрочнения, и фильтр для жидкости, выполненный в виде кольца с припаянной металлической сеткой. Предполагаемая серийность изделий – 100 тыс. в год. При базовой технологии изготовления изделия используются следующие технологические процессы: • изготовление поковок для головки с проушиной, • сложная механическая обработка поковки, • вырезка нескольких отверстий в корпусе механическим способом, • вварка в отверстия деталей, • приварка головки к корпусу – ручная дуговая, имеется большой процент брака, в том числе из-за нарушения геометрии (смещение оси цилиндра и оси головки), • объемная закалка штока, шлифовка и хромирование, • вырезка кольцевой сетки, • припайка сетки по внутреннему и внешнему контуру (сложно автоматизируемый процесс с большим количеством брака).

Можно ли использовать один лазерный волоконный источник для выполнения или упрощения технологического процесса изготовления такого изделия? Идея состоит в том, чтобы исРис.1. Изделие из тестовой задачи №2: 1 — корпус, пользовать лазер2 — крышка , 3 — привариваемая деталь, 4 — кольцо с ный источник в реотверстиями, 5 — фильтрующая сетка жиме разделения времени и тем самым загрузить его ресурс разнородными операциями. Технически такая возможность существует, но технические аспекты мы кратко обсудим в конце статьи. Из базы данных по параметрам лазерных технологий мы оцениваем, что нам потребуется лазерный источник мощностью 1500 Вт. Это минимальная мощность, требуемая для надежной сварки имеющихся элементов. В таблице 1 представлены полезные эффекты, которые мы надеемся получить. Поскольку планируется многофункциональное использование лазера, то стоимость робототехнического оборудования должна быть выше, поэтому мы используем коэффициент х2,5 к стоимости лазера (в итоге около 13 млн. руб.). Также для многофункциональной системы придется примерно вдвое увеличить производственный персонал. В результате пересчитанная себестоимость минуты работы комплекса будет составлять 57 руб./мин.

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 31

16.12.2008 1:52:29

Таблица 1. Список полезных эффектов по тестовой задаче №2

Старая технология

Новая технология

Полезные эффекты

Изготовление поковок для головки с проушиной. Механическая обработка поковки

Изготовление отдельно кольца и крышки, приварка кольца лазером

Отказ от технологии ковки, уменьшение затрат на механообработку, уменьшение массы отходов

Вырезка нескольких отверстий в корпусе механическим способом, вварка в отверстия деталей

Лазерная вырезка отверстий, лазерная вварка деталей

Снижение стоимости операции, повышение точности и уменьшение термических деформаций

Приварка головки к корпусу ручная дуговая

Автоматическая лазерная приварка головки к корпусу

Снижение стоимости сварки, повышение производительности, улучшение качества изделия

Объемная закалка штока, шлифовка и хромирование

Лазерная закалка штока перед хромированием

Уменьшение затрат на доводку и шлифовку после механообработки, снижение толщины покрытия хромом, повышение адгезии хрома

Вырезка кольцевой сетки

Исключается

Припайка сетки по внутреннему и внешнему контуру

Изготовление фильтра методом лазерной перфорации

Уменьшение стоимости изготовления заготовки кольцевого фильтра (исключение отверстий), исключение операции пайки, повышение ресурса изделия, уменьшение брака

Нужно упомянуть также важное интегральное преимущество: повышение качества изделия является важным конкурентным фактором на рынке и позволяет занять большую его долю. Следует подчеркнуть, что практическая осуществимость всех этих планируемых технологических процессов с использованием волоконных лазеров уже тестировалась (см. выше ссылки на статьи в журнале РИТМ) и имеются предварительные экспериментальные данные по этим процессам. На фотографиях (рис. 2–6) приведены дополнительные иллюстрации. В таблице 2 приведены экономические данные по тестовой задаче №2. Объем статьи не позволяет привести сами расчеты; укажем только, что они выполнены по обычным методикам на основе полученных в технологических тестах Рис. 2. Лазерная сварка. Макет тита- параметров процессов и с тинового теплообменника пичными на настоящий момент параметрами трудоемкости и стоимости нормо-часа (700– 1000 руб./н.-ч.). При этом мы принимали достаточно большие межоперационные промежутки времени, характерные для ограниченной автоматизации: сам технологический Рис. 3. Лазерная вырезка профильпроцесс выполняется полноных отверстий в заготовках труб

стью автоматически, но загрузкавыгрузка изделий осуществляется оператором вручную или с использованием малой автоматизации. Итак, расчеты показывают, что комплексное применение набора лазерных технологий может дать весьма большой суммарный эффект при условии полной загрузки оборудования. Тестовая задача таким условиям полностью удовлетРис. 4. Лазерная сварка крышки воряет – более того, для реализа- с корпусом ции производства 100 тыс. единиц продукции необходимо два многоцелевых комплекса (расчетные затраты – 494 тыс. мин – примерно вдвое больше фонда рабочего времени – 250 тыс. мин.). Суммарные капитальные затраты на два комплекса порядка 26 млн. руб. Экономисты могут указать, что Рис. 5. Лазерная закалка штока себестоимость лазерного варианта рассчитана при заниженном значении накладных расходов промышленного предприятия, но мы честно привели расчет стоимости минуты и теперь видим, что запас рентабельности проекта настолько велик, что он выгоден и при более высоких нормативах накладных расходов. Отметим, что проектант лазерной системы после изучения таблицы 2 может предложить разделить техноРис. 6. Изготовление фильтра логическую функциональность на методом лазерной перфорации два лазерных комплекса не поровну, а ассиметрично – первый лазерный комплекс выполняет только сварочные работы и вырезку отверстий, а второй – остальные операции по закалке штоков и изготовлению фильтров. Или вообще может оставить только первый комплекс, выполняющий операции по первым двум строкам в таблице, ввиду того, что они вносят основной вклад в прибыльность проекта. Эти решения будут во многом определяться также и техническими моментами, которые мы пока не рассматривали, а именно вопросами: «А как именно осуществляется многофункциональность? Реально ли это технически и к каким проблемам приводит?» Рассмотрим возможности и варианты. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ Для нашей тестовой задачи – использование робота с размещенной на его манипуляторе лазерной головкой – решение вполне удачное (рис. 7). Во-первых, робот способен автоматически с минимизацией времени на переходы выполнить приварку кольца к крышке со всех четырех сторон, а при изготовлении простейшего роторного позиционера изделий с ручной установкой и съемом будут минимизированы и потери времени на загрузку-выгрузку. Это же справедливо и для всех остальных операций сварки и резки. Применение универсальных роботов имеет то преимущество, что почти исключаются затраты на Рис. 7. Внешний вид промышпроектирование и изготовление ленного робота с установленной на нестандартного технологического его руке лазерной головкой (резка)

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 32

16.12.2008 1:52:33

Таблица 2. Экономические данные по тестовой задаче №2

Старая технология Изготовление поковок – 320 руб.

Новая технология

Полезные эффекты

Изготовление отдельно кольца – 140 руб., крышки – 259 руб. Приварка кольца лазером: Время операции – 16 сек., время загрузки – 44 сек.; 57 руб.

Уменьшение себестоимости на 514 руб.

Вырезка нескольких отверстий в корпусе – 60 руб. вварка в отверстия деталей – 60 руб.

Лазерная вырезка отверстий: время операции – 10 сек., установка – 20 сек.; 29 руб. Лазерная вварка деталей: время операции – 10 сек., установка – 30 сек.; 34 руб

Уменьшение себестоимости на 57 руб

Приварка головки к корпусу ручная дуговая – 190 руб.

Автоматическая лазерная приварка головки к корпусу: время операции – 20 сек., время установки – 20 сек.; 38 руб.

Уменьшение себестоимости на 152 руб. Фонд времени = 67 тыс. мин.

Объемная закалка штока, вес – 2 кг

Лазерная закалка штока перед хромированием: время закалки штока – 1,7 мин.; 97 руб.

Себестоимость сравнима, выигрыш 17 руб. Возможно улучшение качества покрытия и его стойкости, а также удешевление процесса хромирования Фонд времени – 170 тыс. мин.

Вырезка кольцевой сетки – 15 руб.

Исключается

Уменьшение себестоимости на 15 руб.

Изготовление кольца с отверстиями – 150 руб.

Изготовление кольца без отверстий – 90 руб.

Снижение себестоимости на 66 руб.

Припайка сетки по внутреннему и внешнему контуру – 40 руб.

Изготовление фильтра методом лазерной перфорации: время операции – 30 сек., время установки – 10 сек.; 34 руб.

Фонд времени = 67 тыс. мин.

Механическая обработка поковки – 650 руб.

Цена объемной закалки – 114 руб.

Итого

Фонд времени = 100 тыс. мин.

Фонд времени =90 тыс. мин

Снижение себестоимости на 1 изделие – 821 руб. Фонд времени – 494 тыс.мин. Требуется 2 установки Общее снижение себестоимости – 82,1 млн руб. в год

Системы для лазерной обработки материалов с импульсными твердотельными и воклонными лазерами, прецизионными высокоскоростыми координатными столами на линейных двигателях, с автоматизированным управлением

Станки для микромаркировки, прецизионной размерной обработки тугоплавких и труднообрабатываемых металлов, кристаллов, керамики. Изготовление подложек микросхем, микроотверстий. Точность до 1 мкм.

Станки для ручной и автоматической шовной и точечной сварки различных металлов и сплавов

Станки для резки и сложноконтруного раскроя стали толщиной до 5"6 мм, алюминия, латуни, меди с размерами листа до 1500*3000 мм.

оборудования и оснастки: основная тяжесть подготовки производства ложится на подготовку программ обработки для робота. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОПОСТОВЫХ УЧАСТКОВ Это решение требует разработки для каждой технологической операции отдельного технологического поста, снабженного узкофункциональным манипулятором. После завершения определенной операции на партии изделий лазерная головка, соединенная с лазером оптическим кабелем, переустанавливается на другой технологический пост, переналаживается на другую операцию, которая выполняется на этой же или иной партии изделий. После завершения определенной операции на партии изделий лазерная головка, соединенная с лазером оптическим кабелем, перестанавливается на другой технологический пост, переналаживается на выполнение другой операции и производится обработка другой операции на этой же или иной партии изделий. К сожалению, иметь на разных постах индивидуальные лазерные технологические головки пока не представляется возможным: отстыковка оптического кабеля от головки в цеховых условиях запрещена из-за запыленности, так как малейшая пылинка, попадающая на оптический выход из оптического волокна, приводит к его разрушению. Возможно, в ближайшем будущем решение этой проблемы будет найдено.

029-048.indd 33

16.12.2008 1:52:50

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ Это новая возможность, пока еще редко используемая. Суть ее в том, что можно приобрести специальный коммутатор лазерного пучка, который своим входом соединен с лазером, а несколькими выходами – с технологическими головками на отдельных постах (рис. 8). Переключение излучения между постами происходит достаточно быстро, и такая система может вообще свести к минимуму потери времени на технологические переходы и смену изделий. Для этого некоторая система верхнего уровня должна обеспечивать диспетчерские функции и распределять ресурс лазерного источника по запросам технологических постов. Поскольку в выполненных для формирования таблицы 2 расчетах мы всегда полагали, что время загрузки-выгрузки как минимум равно времени операции, то при применении такого

Рис. 8. Принцип организации лазерного участка с разделением ресурса лазера: 1 — лазер, 2 — оптический коммутатор, 3 — технологические головки, 4 — технологические посты, 5 — центральная система управления

мультиплексора для выполнения тестовой программы производства 100 тыс. изделий будет достаточно одного лазера. Стоимость такого мультиплексора - от 1 до 2 млн. руб. Более того, можно заказать волоконный лазер со встроенным мультиплексором на несколько выходов. Единственный недостаток состоит в том, что мультиплексор нескольТаблица 3. Сводные данные по производительности различных технологических процессов

Технология

Мощность лазера, Вт

Ориентировочные данные по производительности

Резка стали

2000

Толщина 5 мм — 5 м/мин., 12 мм — 1.4 м/мин.

Резка алюминия

2000

Толщина 3 мм — 4,8 м/мин., 6 мм — 0,8 м/мин.

Сварка стали

1000

Толщина 1,5 мм — 3,5 м/мин.

Сварка стали

2000

Толщина 3 мм — 2.5 м/мин.

Сварка алюминия

2000

Толщина 3 мм — 1.5 м/мин.

Перфорация

1000

200 отв. диаметром 0,1–0,2 мм / сек

Закалка сталей

1000

Сталь 40Х закалка на глубину 0,66 мм до твердости 64HRC — 0,64 дм2/мин.

Очистка поверхности

2000 + импульсный лазер 50 Вт

Краска, слой 0,5 мм — 15–20 м2/ч

ко ухудшает качество излучения (на выходе приходится использовать волокно большего сечения), но это критично только для процессов лазерной резки. Для нашей тестовой задачи такая система является оптимальной. Дополнительные капитальные затраты на мультиплексор многократно компенсируются повышением уровня загрузки лазера. Еще один вопрос связан с универсальностью лазерных головок. Если мы планируем использовать промышленный робот или многопостовой участок, то лазерная головка должна иметь свойство универсальности, т. е. уметь осуществлять разные технологические процессы. В настоящее время западные производители таких головок не выпускают. Но такая техника уже есть: к серийному производству подготовлена универсальная перестраиваемая российская технологическая головка VF001M (именно она установлена на роботе рис.7), которая пригодна для выполнения всего базового спектра технологических операций с использованием излучения волоконных лазеров (резка, сварка, перфорация, закалка). Адаптация головки к конкретной операции осуществляется как за счет автоматической перестройки оптической системы, так и за счет замены сменной технологической насадки, крепящейся по принципу магнитного подвеса. В заключении статьи приведем сводную таблицу 3 по производительности различных технологических процессов с использованием волоконных лазеров (на основании исследований, ранее публиковавшихся в журнале «РИТМ») ВЫВОДЫ 1. Оценки показывают, что технологии на основе волоконных лазеров имеют значительный экономический потенциал. 2. Высокая рентабельность проектов на основе новых лазеров обеспечивается при максимальной загрузке, что технически возможно за счет высокой надежности и уникального ресурса новых лазеров. 3. Значительную перспективу могут иметь многофункциональные технологические участки с разделением ресурса лазерного источника. 4. Несмотря на значительные капитальные вложения, окупаемость лазерных технологических систем может быть весьма быстрой – до 1–1,5 года. ООО НТЦ «Электроресурс», к.т.н. А.И. Скрипченко, В.М. Медвецкий, Статья написана в рамках Комплексной программы исследовательских работ по технологии обработки волоконными лазерами. ПРИГЛАШЕНИЕ Участники Комплексной программы приглашают все заинтересованные организации присоединиться к Программе в статусе «ассоциированных участников». Ассоциированные участники регистрируются после заполнения заявления на сайте www.elres.ru/fiberlaser-tr и подтверждения членства на очередном заседании Координационного совета. Список ассоциированных участников публикуется на сайте программы. Ассоциированные участники имеют право: •получать регулярные информационные рассылки о деятельности в рамках Программы, включая результаты научнотехнологических исследований; •участвовать с совещательным голосом в заседаниях Координационного совета и иных рабочих совещаниях, формируемых в рамках программы; •подавать свои предложения об участии в исследовательских программах, в том числе и предложения по финансированию работ, представляющих для них коммерческий или научный интерес.

9 ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 34

16.12.2008 1:52:52

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 35

16.12.2008 1:52:55

029-048.indd 36

16.12.2008 1:52:59

ЗАЖИМНЫЕ СТУПИЦЫ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Большинство двигателей, используемых в машиностроении, создают вращательное движение. Поэтому в инженерной практике часто встречается задача передачи крутящего момента от выходного вала на элементы приводов — шкивы, звездочки и др. Различают два основных способа передачи крутящего момента: жесткий и фрикционный. При первом способе крутящий момент передается жесткими элементами, работающими на срез, изгиб или смятие. При втором — силами трения, получаемыми на цилиндрических, конических или торцовых поверхностях вала. Главные виды жестких соединений: шпоночные, шлицевые, профильные, штифтовые и фланцевые. К фрикционным относятся соединения с натягом, конусные, клеммовые и с зажимными кольцами. Эти виды соединений широко распространены и описаны в технической литературе. Предметом рассмотрения в настоящей статье будут фрикционные винтовые затяжные ступицы (рис. 1) и гидравлические зажимные ступицы (рис. 2), представляющие дальнейшее развитие зажимных колец. Такая ступица с помощью сил трения передает крутящий момент с гладкого цилиндрического вала отбора мощности на приводимый элемент с гладким цилиндрическим отверстием. Поставляются зажимные ступицы готовым блоком.

фиксации кривошипов (рис. 3, г); соединения валов (выполняют роль жесткой муфты). А поскольку зубчатые, ременные и цепные передачи имеют широкое распространение в машиностроении, то, соответственно, зажимные ступицы можно встретить в самых разных машинах.

а) в шкиве зубчато-ременной передачи

б) в зубчатом колесе

Основное преимущество зажимных ступиц — возможность бесступенчатой регулировки осевого положения приводимого элемента (шкива, звездочки, зубчатого колеса, барабана). К другим достоинствам следует отнести: снижение стоимости изготовления валов и шкивов (звездочек); увеличение прочности вала, т.к. сечение не ослабляется шпоночным пазом или шлицами; соединение нечувствительно к динамическим и вибрационным нагрузкам; сравнительная простота сборки с использованием стандартных инструментов; механизм защищен от превышения крутящего момента проскальзыванием по валу (однако, такого режима следует избегать). Недостатками зажимных ступиц являются: сравнительно высокие требования к культуре сборки агрегата; возможное увеличение стоимости привода в целом (определяется для каждого случая индивидуально). Винтовая зажимная ступица (рис. 4) состоит из наружного кольца 1; внутреннего кольца 2 и затяжных винтов 3. Кольца 1 и 2 сопрягаются по коническим поверхностям и имеют разрез. При затягивании винтов 3 внутреннее и наружное кольца надвигаются одно на другое. При этом наружное кольцо растягивается и плотно прижимается к ступице, а внутренне кольцо сжимается и плотно прижимается к валу. Вследствие этого на поверхности вала и отверстия возникает натяг и соединение способно передавать крутящий момент силами трения на трех поверхностях. Момент затяжки винтов нормируется производителем. Для демонтажа ступицы предусмотрены резьбовые отверстия.

Рис. 1. Затяжные ступицы. а) общий вид; б) конструкция ступицы в) в барабане ленточного конвейера Рис. 4. Состав зажимной ступицы

Рис. 2. Гидравлические зажимные ступицы. а) общий вид; б) конструкция ступицы

Применяются зажимные ступицы для передачи крутящего момента с вала на шкив в ременных передачах (рис. 3, а); с вала на звездочку в цепных передачах; с вала на зубчатое колесо (рис. 3, б); на барабаны ленточных конвейеров (рис. 3, в); для

г) в кривошипе Рис. 3. Применение затяжных ступиц

Требования к посадочной поверхности валов и отверстий приводных элементов сравнительно невысоки. Максимально допустимые отклонения валов по h8, отверстий — H8. Допустимая шероховатость поверхности — Rz16. Производители предлагают для конструкторов−машиностроителей целую гамму винтовых зажимных ступиц, имеющих различные области применения. Прежде всего, существуют ступицы внутренней (рис. 5, а) и наружной (рис. 5, в) установки. ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 37

16.12.2008 1:53:02

Различают также самоцентрирующие (рис. 5, а) и нецентрирующие (рис. 5, б) зажимные ступицы. Самоцентрирующие ступицы не требуют дополнительных конструкторских мероприятий для обеспечения центровки шкива относительно вала. Величина несоосности указана в каталогах производителей и обычно находится в пределах 0,02…0,04 мм. Нецентрирующие зажимные ступицы центровки не дают, поэтому необходимо предусматривать центрирующую поверхность на охватывающей детали.

осевое смещение охватывающей детали. Ступицы, изображенные на рис. 6, б передают больший крутящий момент, однако, при затяжке ступиц происходит небольшое осевое смещение деталей. Данный тип ступиц самоцентрирующийся. Диапазон передаваемого крутящего момента для подобных конструкции зажимных ступиц T=428…44 056 Нм, допускаемая осевая сила F=43…640 кН при диаметре вала d=20…180 мм соответственно. На рис. 7 представлены ступицы, которые обеспечивают более точную центровку и больший передаваемый момент (примерно на 10…30%). Это достигается за счет увеличения длины посадочной поверхности. Диапазон передаваемого крутящего момента для подобных конструкции зажимных ступиц T=513…57 642 Нм при диаметре вала d=20…180 мм соответственно.

Рис. 5. Типы затяжных ступиц. а) внутренняя самоцентрующая ступица; б) внутренняя нецентрующая ступица; в) наружная ступица

Наиболее универсальными являются ступицы, изображенные на рис. 6. Ступицы имеют компактную и простую конструкцию. При установке ступицы, изображенной на рис. 6, а, она упирается буртом в охватывающую деталь. В этом случае при затяжке отсутствует Рис. 6. Универсальные затяжные ступицы. а) с фиксацией втулки; б) со смещением втулки

Рис. 7. Увеличенные затяжные ступицы. а) с фиксацией втулки; б) со смещением втулки.

Для приводных элементов, которые по конструктивным ограничениям имеют ограничение по наружному диаметру (толщине стенки), применяют винтовые зажимные ступицы, изображенные на рис. 8. Как видно из рисунка, это достигается за счет переноса резьбового фланца за посадочное место ступицы и увеличения длины посадочного места. Передаваемый крутящий момент T=14…23 911 Нм при диаметре вала d=6…130 мм соответственно. В приводах, где действуют большие динамические или вибрационные нагрузки, применяют винтовые зажимные ступицы с удвоенным количеством поверхностей трения. Такие ступицы представлены на рис. 9. Для этого добавляется еще одно внутреннее коническое кольцо, а наружное кольцо выполняется с двумя ответными поверхностями трения. Данные ступицы являются самоцентрирующимися. Передаваемый крутящий момент T=714…797 384 Нм, допускаемая осевая сила F=59…3 987 кН при ди-

аметре вала d=24…400 мм соответственно. Например, такие конструкции применяют в барабанах ленточных конвейеров. Следует иметь ввиду, что при установке нескольких ступиц для высоких нагрузок на один вал, необходимо ввести уменьшающий коэффициент передаваемого момента. Для двух ступиц передаваемый момент равен T∑=1,9•T, для трех T∑=1,5•T, для четырех T∑=3,6•T. В качестве недостатка рассмотренных выше конструкций указывалась относительно высокая трудоемкость сборки. На рис. 10 представлена коническая зажимная ступица с центральной шлицевой гайкой. Сборка аналогична установке подшипников на затяжных втулках. Эти ступицы допускают изготовление валов с отклонением Рис. 8. Затяжные по h9, отверстий — H9. ступицы для тонкоПередаваемый крутя- стенных деталей щий момент T=10,1…2 320 Нм при диаметре вала d=5…50 мм соответственно. Ступица самоцентрирующаяся. Рассмотренные выше зажимные ступицы центровали приводной элемент с валом. На рис. 5, б изображена нецентрующая ступица с двумя внутренними кольцами и одним наружным. Эта конструкция имеет меньшие габариты. Требования к посадочным поверхностям самые низкие: отклонение вала по h11, отверстия — H11. Благодаря увеличенному числу поверхностей трения нагрузочная способность ступиц высокая: передаваемый крутящий момент T=240…773 517 Нм при диаметре вала d=18…600 мм соответственно. При установке нескольких ступиц на один вал расчетный передаваемый крутящий момент необходимо уменьшить (см. выше). Простейшим и самым дешевым вариантом, предлагаемым производителями, являются два зажимных кольца (рис. 11). Такие кольца используются только в паре с зажимным фланцем, изготовленным потребителем. Соединение предназначено для передачи небольших крутящих моментов. Свойством самоцентрирования кольца не обладают. Требования к посадочным поверхностям более жесткие: отклонение вала по h6, отверстия — H7 для соединений диаметром менее 38 мм; при больших диаметрах отклонение вала по h8, отверстия — H8. Рекомендуемая шероховатость поверхности — Rz6. Передаваемый крутящий момент T=2…178 138 Нм при диаметре вала d=6…400 мм соответственно. Допускается устанавливать до 4 пар зажимных колец на один вал-ступицу. Для двух ступиц передаваемый момент равен T∑=1,55•T, для трех T∑=1,85•T, для четырех T∑=2,02•T. На рис. 5, в изображена ступица внешней установки. В этой конструкции зажимная ступица насаживается на тонкостенный полый вал (хвостовик приводного элемента). Создаваемое при затяжке давление деформирует охватываемую деталь, при-

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 38

16.12.2008 1:53:04

жимая ее к сплошному валу. Сил трения хватает для передачи небольших и средних нагрузок. Посадка полого хвостовика (вала) по сплошному валу H6/j6 для диаметров 18…30 мм; H6/h6 для диаметров 31…50 мм; H6/g6 для диаметров 51…80 мм и Рис. 9. Затяжные H7/g6 для диаметров ступицы для высо81…500 мм. Отклоне- ких нагрузок ния наружного диаметра полого хвостовика (вала) по h6. Передаваемый крутящий момент T=24…7 200 Нм при диаметре вала d=14…90 мм соответственно. Производители предлагают также и другие модификации винтовых зажимных ступиц. Для более полной информации необходимо обратиться к соответствующим каталогам. Однако, помимо винтовых производятся и гидравлические зажимные ступицы, изображенные на рис. 12. Такая ступица представляет собой тонкостенную полую втулку, заполненную жидкостью. Во втулке расположено уплотнительное кольцо и поршень, на который воздействует нажимной фланец. Усилие на нажимном фланце создают зажимные винты, ввернутые в резьбовые отверстия Рис. 10. Затяжные ступицы на фланце полой втулки. Затяжка с центральной гайкой

винтов приводит к перемещению нажимного фланца и поршня. При перемещении поршня создается давление, распирающее втулку. Деформированная втулка создает силы трения на Рис. 11. Зажимные кольца вале и в ступице приводного элемента. Количество зажимных винтов в таких ступицах меньше, чем в механических ступицах (от 4 до 8). Другая разновидность гидравлической зажимной ступицы представлена на рис. 2. В этой конструкции во фланец втулки установлен поршень с уплотнением, упирающийся в зажимной винт. При его затяжке поршень перемещается и создает давление, распирающее втулку. Основным достоинством гидравлических ступиц является быстрота сборки – разборки. В отличие от винтовых ступиц, где необходимо затягивать от 4 до 14 винтов, в гидравлических ступицах оперируют существенно меньшим количеством винтов, либо вообще одним винтом. На рис. 13 представлено сравнение винтовой зажимной ступицы с гидравлическими. Передаваемый крутящий момент 940 Нм и 1100 Нм. Как видно из рисунка, в случае механической ступицы необходимо равномерно затянуть 14 винтов, а гидравлической 6 или 1 винт. Такая ступица более компактная. К недостаткам гидравлических ступиц следует отнести чувствительность к изме-

нению температуры. Поскольку мы имеем дело с жидкостью, заключенной в ограниченный объем, то при нагреве (или охлаждении) происходит увеличение (или уменьшение) внутреннего давления. Пропорционально изменяется величина передаваемого крутящего момента. Диапазон допустимой рабочей температуры t=-30…+85°С. Коэффициенты коррекции крутящего момента для различных типов ступиц приведены в каталогах производителей. Другой недостаток – уменьшение величины передаваемого крутящего момента с увеличением частоты вращения вала. Падение несущей способности может быть существенным. Так, для одного из типов ступиц, передаваемый крутящий момент T=2 000 Нм при n=0 мин-1, T=1 200 Нм при n=15 000 мин-1 и T=0 Нм при n=23 000 мин-1. Поэтому при

Рис. 12. Гидромеханическая ступица

установке гидравлических ступиц на быстроходные валы необходимо проконсультироваться с производителем. Передаваемый крутящий момент гидравлических ступиц T=46…17 000 Нм при диаметре вала d=15…100 мм соответственно. Требования к посадочным поверхностям: поле допуска вала по h8, отверстия — H7. При изготовлении вала с полем допуска по h9 необходимо уменьшить расчетный кру-

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 39

16.12.2008 1:53:06

тящий момент на 25%, а при поле допуска по k6 увеличить на 20%. Рекомендуемая шероховатость поверхности — Ra 1…3 мкм. Гидравлические ступицы самоцентрирующиеся. Точность центрирования у них сравнимая или даже выше (несоосность менее 0,02 мм), чем у механических. Принцип создания поверхностного давления с помощью гидравлики расширяет области применения зажимных ступиц. Например, на рис. 14 представлен механизм с двумя гидравлическими ступицами, подсоединенными к одному источнику давления. Такая конструкция позволяет быстро изменять взаимное положение плиты и толкателей. Предлагаются и другие типы гидрозажимных ступиц.

C=1

C=0,8

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА Исходными данными для подбора зажимных ступиц являются: максимальный действующий крутящий момент Tmax, Нм; действующая осевая сила Famax, кН; наружный диаметр ступицы приводимого элемента DN, мм; материал вала и ступицы. Выбор зажимной ступицы осуществляется по номинальному крутящему моменту TN, Нм или осевой силе FaN, Нм для данного типоразмера, приведенному в каталоге производителя. Условие выбора TN ≥ Tmax. Обращаю ваше внимание на то, что подбор ступицы ведется по максимальному (пиковому) крутящему моменту. Соответственно, если зажимная ступица передает осевую силу, то условие подбора TaN ≥ Tamax. Совместное действие крутящего момента и осевой силы уменьшает несущую способность соединения. Поэтому при передаче крутящего момента используют провероч2

⎛ Fa max • d ⎞ ⎟ , а при 2 ⎝ ⎠ передаче осевой силы FaN ≥ Fa max + 2 • Tmax d

ную формулу TN ≥ Tmax + ⎜

где d, мм — диаметр вала. В более сложных

C=0,6

Таблица 1. Значения коэффициента C для различных форм ступиц

Поверхностное давление, возникающее при затяжке на вале и втулке, указывается в каталоге производителя. Конструктору необходимо проверить допустимый наружный диаметр ступицы приводного элемента DM по формуле DM ≥ D •

σ N 0, 2 + p N • C , где σ N 0, 2 − p N • C

σ N0,2, МПА — условный предел текучести ступицы (либоо Т σ для пластичных материалов); pN, МПа — поверхностное давление в ступице приводного элемента; C – коэффициент, зависящий от формы ступицы (таблица 1). Если зажимная ступица устанавливается на полый вал, дополнительно необходимо проверить прочность вала. Максимально допустимый внутренний диаметр вала diw, мм определяетσ W 0, 2 − 2 • pW • 0,8 d iw ≤ d • ся формулой σ W 0, 2 где σ W0,2, МПА — условный предел текучести вала (либо σ Т для пластичных материалов); pW, МПа — поверхностное давление на вале. МОНТАЖ, ДЕМОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Рис. 13. Сравнение ступиц различных типов

случаях, при действии изгибающей нагрузки или расчете на усталостную прочность, необходимо обратиться в техническую поддержку производителя. Рис. 14. Управляемые гидрозажимные ступицы

Перед монтажом необходимо убедиться в том, что вал и ступица приводного элемента изготовлены с требуемой точностью. Все стыкуемые поверхности должны быть очищены от грязи. Затем необходимо нанести тонкий слой смазки, не содержащей дисульфида молибдена. Далее зажимную ступицу устанавливают в отверстие приводного элемента, насаживают на вал и выставляют в требуемое осевое положение. После этого приступают к затяжке винтов. Требуемый момент затяжки указан в каталоге производителя. Затяжка осу-

ществляется попарно крестом до тех пор, пока не будет достигнута требуемая величина. Естественно, для этой процедуры необходим динамометрический ключ. Если винты будут недозатянуты, соединение не передаст рассчитанный крутящий момент. При демонтаже ступицы необходимо отпустить винты, а затем вкрутить их в отверстия для демонтажа (рис. 4). При использовании ступиц во взрывоопасной среде необходимо иметь запас прочности по передаваемой нагрузке не менее двух. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Фрикционные зажимные ступицы мало описаны в отечественной технической литературе. Соответственно, применяют их редко. С другой стороны, большое количество фирм-производителей этой продукции свидетельствует о том, что она востребована рынком. Названия большинства из них вы найдете в списке использованной литературы. А первый положительный опыт использования зажимных ступиц у автора уже есть… Михаил Гранкин, инженер – конструктор grankin@mail.ru

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Орлов П.И. Основы конструирования. – М, 1988, в 2-х книгах. 2. Решетов Д.Н. Детали машин. – М., 1989, 496 с. 3. Каталог фирмы KTR (Германия). Company Catalogue, № K.03/2007. – 2007, 294 с. 4. Каталог фирмы Chiaravalli (Италия). Catalogue. – 2005, 230 с. 5. Каталог фирмы Tollok (Италия). Locking Assemblies, №1016. – 2003, 21 с. 6. Каталог фирмы ETP (Швеция). Overview. – 2008, 6 с. 7. Каталог фирмы ETP (Швеция). Catalogue, № Eng 0704. – 2004, 36 с. 8. Каталог фирмы Ringfeder (Швеция). Locking Assemblies, №S117.2.31.12.00. — 2000, 12 с. 9. Каталог фирмы Rino (Великобритания). Locking Assemblies. — 2000, 12 с.

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 40

16.12.2008 1:53:09

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 41

16.12.2008 1:53:12

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 42

16.12.2008 1:53:15

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 43

16.12.2008 1:53:21

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 44

16.12.2008 1:53:27

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 45

16.12.2008 1:53:30

ВЫСТАВКИ

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 46

16.12.2008 1:53:34

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 47

16.12.2008 1:53:54

ВЫСТАВКИ

ДЕКАБРЬ 2008

029-048.indd 48

16.12.2008 1:54:03